قانون حفظ الطاقة

قانون حفظ الطاقة

نص قانون حفظ الطاقة

يُعدّ قانون حفظ الطاقة (بالإنجليزية: Energy)، أو مبدأ بقاء الطاقة من أهم القوانين الفيزيائية، والذي ينص على أنّ " الطاقة لا تختفي ولا تتلاشى ولا تنشأ من لا شيء؛ بل تتحول من شكل إلى آخر، وهذا يعني أنّ الطاقة الكلية للنظام المعزول تبقى ثابتة ولا تنتهي، و الطاقة الموجودة في الأجسام متعددة ومنها؛ الطاقة الحركية، والطاقة الحرارية، والطاقة الكهربائية، والطاقة الميكانيكية.

وحيث أنّ الكتلة والطاقة مفهومان متشابهان، فكل جسم يمتلك طاقة تتناسب مع كتلته، و يمكن لأيّ كتلة أن تتحول إلى طاقة والعكس صحيح ، فعلى سبيل المثال في التفاعلات النووية تختفي المادة كلها أو بعضها متحولةً إلى طاقة حرارية بسرعة مساوية لسرعة الضوء. ويُمكن التعبير عن قانون حفظ الطاقة رياضيًا على أنّ طاقة أيّ جسم تساوي مقدار ضرب كتلته في القيمة التربيعية لسرعة الضوء، ويُعبّر عنها بالمعادلة الآتية :

قانون حفظ الطاقة = كتلة الجسم × سرعة الضوء^2

وبالرموز:

ط = ك × س2

حيث أنّ:

ط: الطاقة وتقاس بوحدة الجول.

ك: الكتلة وتقاس بوحدة الكيلو غرام.

س: سرعة الضوء والتي مقدارها 3 * 8ˆ10، بوحدة م/ث.

قانون حفظ الطاقة الميكانيكية

يشبه قانون حفظ الطاقة الميكانيكية، قانون حفظ الطاقة العام، إلّا أنّه يختص بالطاقة الميكانيكية، والتي هي مجموع الطاقة الحركية وطاقة الوضع في الأجسام، وينص قانون حفظ الطاقة الميكانيكية على أنّ الطاقة الميكانيكية الموجودة في نظام مُغلق تبقى كما هي وبنفس المقدار، إلّا في حال وجود قُوى تبديد كالاحتكاك ومقاومة الهواء، والتي تُخرجها خارج النظام وتحولها إلى أشكالٍ أخرى.

ويحدث لنظام الطاقة المغلق مجموعة من التحوّلات في أشكال الطاقة الميكانيكية (بالإنجليزية؛Mechanical Energy)، من طاقة كامنة إلى طاقة حركية والعكس، على سبيل المثال كل جسم له طاقة كامنة داخله وهو في حالة السكون وهي ما تسمى أيضًا بطاقة الجاذبية الكامنة أو طاقة الوضع، وفي حال تعرض هذا الجسم لقوةٍ ما ستتحول هذه الطاقة الكامنة لنوع آخر من الطاقة كالطاقة الحركية. و يُعبّر عن قانون حفظ الطاقة الميكانيكية رياضيًا كالآتي:

الطاقة الميكانيكية= الطاقة الحركية طاقة الوضع

وبالرموز:

طم = طح طو

حيث أنّ:

طم : الطاقة الميكانيكية وتقاس بوحدة الجول.

طح : الطاقة الحركية وتقاس بوحدة الجول.

طو : طاقة الوضع وتقاس بوحدة الجول.

ويوجد نوعان من الطاقة الميكانيكية وهما كالآتي:

  • الطاقة الحركية: (بالإنجليزية: Kinetic energy) ، هي الطاقة الموجودة في الأجسام المتحركة، والتي تُساعدها على الحركة والتنقل من موضع إلى آخر، ويُمكن ملاحظة تأثيرها عند اصطدام كرة مُتحركة بجسمٍ ما.
  • طاقة الوضع: (بالإنجليزية: Potential energy)، هي الطاقة المخزنة في الأجسام بسبب وقوعها تحت تأثير معين، كالطاقة الكامنه في جسم ما بسبب ارتفاعه عن سطح الأرض، أو بسبب تعرضه للضغط، أو الثني، أو الشد، كالشريط المطاطي مثلاً، ويُطلق عليها أيضًا اسم الطاقة الميكانيكية المُخزّنة.

أمثلة حياتية على قانون حفظ الطاقة

يوجد في الحياة اليومية أمثلة كثيرة على قانون حفظ الطاقة، ومنها ما يأتي:

  • المصباح الكهربائي: والذي عند تشغيله يبدأ التيار الكهربائي بالتدفق، ليُسبب بذلك إضاءة المصباح، إذ تتحوّل في هذه الحالة الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية.
  • التصادم: يُسبب اصطدام جسم متحرك بجسم ساكن في انتقال الطاقة من الجسم المتحرك إلى الجسم الساكن ليسبب في تحركه من موضعه، إذ لا يمكن للطاقة الحركية التلاشي فجأة.
  • سقوط الأجسام: تمتلك الأجسام طاقة كامنة عندما تكون على ارتفاع معين عن الأرض، فحينما تسقط الأجسام سقوطًا حرًا من موضعها تتأثر بشكل كبير بالجاذبية الأرضية(بالإنجليزية:Gravity)، لتتحول بذلك الطاقة من طاقة كامنة إلى طاقة حركية.
  • حرق الخشب: يوجد في الخشب طاقة كامنة، والتي تتحول إلى طاقة ضوئية وحرارية في حال تعرّض الخشب للحرق.
  • طرق الطبول: الطرق على الطبول يُكسبها طاقة ميكانيكية، والتي تتحول باستمرار الطَرق إلى طاقة صوتية.
  • البطارية: تحتوي البطارية في خلاياها الداخلية على مواد كيميائية، وفي حال تعرّض هذه المواد لتفاعلات معينة، تتكون الطاقة الكيميائية(بالإنجليزية: Chemical Energy)، والتي بدورها تتحول لطاقة كهربائية.

تُعدّ الطاقة من العناصر الأساسية المهمة للحياة على الأرض، وتوجد الطاقة في كل الأجسام بنسب ثابتة إذ لا يمكن أن تتغير أو تختفي، بل إنّها تتحول من شكل إلى آخر فيما يُعرف بقانون حفظ الطاقة، والذي يتفرع منه قانون حفظ الطاقة الميكانكية، والذي يوضّح أنّ الطاقة تتحول من الطاقة الكامنة إلى الطاقة الحركية في نظام مُغلق، وتتحول الطاقة إلى أشكال متعددة كالطاقة الحركية، والضوئية، والكيميائية، والكهربائية، والحرارية.

7تعليم
مزيد من المشاركات
القطوع الزائدة في الرياضيات

القطوع الزائدة في الرياضيات

القطوع المخروطية وهو أي منحنى ناتج عن تقاطع مستوى ومخروط دائري الشكل قائم، ويحدد التقاطع بناء على زاوية المستوى بالنسبة للمخروط ، ويكون عبارة عن دائرة أو قطع ناقص أو قطع زائد أو قطع مكافئ، كما توجد حالات خاصة وهي مرور المستوى عبر القمة فينتج نقطة واحدة أو عبر القمة ونقطة أخرى على المخروط، فبذلك يكون خط مستقيم أو خطان مستقيمان متقاطعان. ويمكن وصف القطوع المخوطية بأنها منحنيات مستوية تشكل مسارات، وهي نقطة تتحرك بحيث تكون نسبة المسافة من نقطة ثابتة وهي المركز إلى المسافة من الخط الثابت وهو
معلومات عن جبران خليل جبران

معلومات عن جبران خليل جبران

جبران خليل جبران هو أحد الشعراء، والكتاب، والرسامين العرب اللبنانيين الذين يحملون جنسيّة الولايات المتحدة الأمريكية، ولد جبران في يوم 6 يناير من عام 1883م في بلدة تُعرف باسم بشرى في الركن الشمالي من لبنان، وكانت تتبع آنذاك لمتصرفيّة جبل لبنان العثماني، وتوفي عن عمر يناهز الثامنة والأربعين في يوم 10 أبريل من عام 1931 بعد إصابته بمرض السل في مدينة نيويورك الأمريكية. معلومات عن جبران خليل جبران ينتمي إلى عائلة مارونية. ولدته أمه كاميلا رحمة وهي ابنة الثلاثين من عمرها. تعلم على يد الكاهن الأب
محركات البحث العالمية

محركات البحث العالمية

ما هو محرك البحث محرِّك البحث هو خدمة (برنامج حاسوبي) تُتيح للمستخدمين على الإنترنت البحث عن محتوى معين بإستخدام شبكة الإنترنت عن طريق إدخال المستخدم كلماتٍ مفتاحية عن المحتوى أو الموضوع الذي يريده لمحرك البحث ثم يعرض محرك البحث مجموعة من المواقع الإلكترونية التي تحتوي الكلمات المفتاحية التي أدخلها المستخدم، ويمكن أن تكون النتائج عبارة عن صور أو مقاطع فيديو أو مقاطع صوت أو مقالات أو غير ذلك. كيف يعمل محركات البحث يتيح محرّك البحث للباحث الفرصة لأن يطلب ما يبحث عنه بإدخاله كتابةً، حيث يقوم
نقص البيوتين

نقص البيوتين

نقص البيوتين يمكن أن يتعرض بعض الأشخاص لخطر الإصابة بنقص البيوتين في الجسم، مثل الذين يعانون من حالات مرضية معينة تؤثر في امتصاص المُغذيات، أو الذين يتناولون أدوية معينة، ويُعدُّ نقص البيوتينيداز (بالإنجليزية Biotinidase Deficiency) السببَ الشائع لنقص البيوتين، وهو يُعدُّ مرضاً وراثياً نادراً، يحدث نتيجة طفرة في جين يُعرف بـ BTD وهو المسؤول عن تصنيع إنزيم البيوتينيداز الذي يحتاجه الجسم لاستخلاص فيتامين البيوتين من الطعام، وبالتالي في هذه الحالة لا يستطيع الجسم استخدام هذا الفيتامين مما يؤدي
طريقة عمل القطر للحلويات

طريقة عمل القطر للحلويات

شراب السكر المكوّنات كوبان من الماء. ثلثا كوب من السكر. عصير نصف ليمونة حامضة. ملعقة كبيرة نشا مذابة في ربع كوب من الماء البارد. ملعقة كبيرة ماء ورد أو ماء زهر. طريقة التحضير امزج السكر مع الماء في قدر صغير. حرك المزيج جيداً على نار متوسطة حتى يبدأ بالغليان، ثمّ خفف النار ودعه يغلي لمدة تتراوح من ست إلى ثماني دقائق. ضع نشا الذرة في الماء البارد وامزجه حتى يذوب بشكلٍ كلي. أضف كمية النشا إلى مزيج الماء والسكر واخلط المكوّنات جيداً. أضف عصير الليمون. أضف ماء الورد أو ماء الزهر. الشربات أو السيرب
غرائب كوريا الشمالية

غرائب كوريا الشمالية

غرائب كوريا الشمالية لكل بلد في العالم شيء يميزه ويكون له بمثابة الرمز كما بريطانيا تتميز بساعة بيج بين وأستراليا بالكنجر وإيطاليا تشتهر بالبيتزا، إلا أن الأمر مختلف بخصوص كوريا الشمالية والتي غلب عليها طابع التكتم والسرية على مر السنين إلى ان تكشفت بعض التفاصيل العجيبة عنها والتي تتعلق باشتراكية الدولة واعتمادها على الذات، بكلمة واخرى فقد أصبحت تُعرف كوريا الشمالية بالدولة التي تفعل ما يحلو لها بغض النظر عن تبعيات ذلك على المواطنين، وبينما لا تعد كوريا الشمالية أحد الوجهات السياحية المفضلة
كيفية عمل المقبلات

كيفية عمل المقبلات

المقبلات المقبلات، أو ما تُسمى بالأطباق الفاتحة للشهية، وهي الأطباق التي تُقدّم أولاً في سلسلة وجبة الطعام في المطاعم، أو التي تقدم بجانب الأطباق الرئيسية، أو كوجبات خفيفة على الفطور، أو العشاء، وتتميز هذه الأطباق بخفتها، وسرعة تحضيرها، ودورها المهم في فتح شهية المرء على الطعام، وفيما يلي سنذكر ثلاثة أطباق متنوعة من المقبلات. سلطة السيزر وقت التحضير 25 دقيقة وقت الطبخ 20 دقيقة عدد الحصص 4 حصص المستوى سهل المكوّنات: حزمة من الخس المشرح. قطعتان مشرحتان من صدور الدجاج. ثماني ملاعق صغيرة من الزيت
ما هي واجبات الزوج تجاه زوجته

ما هي واجبات الزوج تجاه زوجته

حسن عشرة الزوجة من واجبات الزوج تجاه زوجته حسن العشرة؛ أي توفير متطلّبات الحياة الأساسية لها، وإشباع رغباتها ومؤانستها والتبسم في وجهها، ومعاملتها معاملة حسنة والرفق بها، مع إظهار مشاعر الحب لها، كما يجب على الزوج ألا يكلّف زوجته ما لا تطيقه، وأن يفعل الأمور التي تحبها وتسعد قلبها. فالزوج الجيد يستمع إلى زوجته عندما تتحدّث، ويحترم رأيها ويساعدها على اتخاذ قراراتها، ويعمل جاهداً على تحقيق الاستقرار العاطفي داخل المنزل، ومن الجدير بالذكر أنه ينبغي على الزوج التنسيق مع زوجته والاتفاق فيما بينهما