أنواع الطاقة الميكانيكية
الطاقة الميكانيكية هي الطاقة التي يمتلكها جسم بسبب موقعه أو بسبب حركته أو بسبب كلاهما. وهناك نوعين للطاقة الميكانيكية، وهما؛ طاقة الوضع والطاقة الحركية.
طاقة الوضع
يكتسب الجسم طاقة الوضع بسبب مكانه وموقعه، ويمكن تعريف طاقة الوضع على أنها الطاقة التي تنتج بسبب تغير موقع أو مكان الجسم.
ومن الأمثلة التي تشرح طاقة الوضع، النابض (الزنبرك)، فعند سحب النابض بعيدًا عن موضعه الأصلي يقوم النابض بتخزين طاقة، وتسمى هذه الطاقة بطاقة الوضع، ويشعر الشخص بهذه الطاقة من خلال قوة التي تبذلها يده لإبقاء النابض في موضعه الجديد.
أما معادلة حساب طاقة الوضع فهي:
ط و= ك × ع × ت
حيث:
ط و = طاقة الوضع (جول).
ك = الكتلة (كيلوغرام).
ع = الارتفاع (المتر).
ت = التسارع (م/ث2).
ولطاقة الوضع نوعان، وهما؛ طاقة الجاذبية الكامنة والطاقة الكامنة المرنة، ويمكن تعريفهما كما يلي:
وهي الطاقة التي يخزنها الجسم عند ارتفاعه بعيدًا عن مركز الجاذبية ، كرفع صندوق عن الأرض، فعند وجوده على الأرض، تكون طاقة الوضع له تساوي صفر، ولكن عندما يرتفع عن سطح الأرض يكتسب طاقة وضع تعتمد قيمتها على كتلته وارتفاعه.
وهي الطاقة التي تخزنها الأجسام المرنة والتي من الممكن شدها أو ضغطها، كقطعة من المطاط، وجميع الأجسام المرنة لديها عتبة لمقدار الشد الذي تتحمله، فإذا تم شدها أكثر من مقدار عتبة التحمل لديها فإنها تفقد قدرتها على الرجوع إلى شكلها الأصلي.
الطاقة الحركية
تعرف الطاقة الحركية على أنها مقدار الشغل الذي يستطيع الجسم القيام به بسبب حركته، فعند تسريع حركة جسم ما، لا بد من أن يُبذل عليه شغل، وعندما يُبذل على الجسم شغل، فإن طاقة تنتقل إليه ليتحرك بسرعة جديدة، وتسمى هذه الطاقة بالطاقة الحركية.
أما معادلة حساب الطاقة الحركية فهي:
ط ح = 0.5 × ك × ع
حيث:
ط ح = الطاقة الحركية (جول).
ك = الكتلة (كيلوغرام).
ع = السرعة (م/ث).
استخدامات الطاقة الميكانيكية
لا يمكن حصر استخدامات الطاقة الميكانيكية، فهي موجودة في كل مكان وفي أي وقت، ومن أبرز التطبيقات والأمثلة على استخدامات الطاقة الميكانيكية:
يقوم المحرك الكهربائي بتحويل الطاقة إلى طاقة ميكانيكية، ومن ثم يستخدم هذه الطاقة في العديد من التطبيقات، مثل؛ الغسالة الكهربائية، والسكوتر الكهربائي.
وهو الجهاز الذي يحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، ويتم استخدام هذه الطاقة الناتجة في العديد من التطبيقات التي تحتاج إلى كهرباء، مثل؛ الإنارة.
تقوم محطات الطاقة النووية بالاستفادة من الطاقة الميكانيكية الموجودة داخل النواة في الذرة، حيث يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حرارية يتم استخدامها لاحقًا في عدد من المجالات.
