قانون طاقة الوضع المرونية

ما هي طاقة الوضع المرونية؟

طاقة الوضع المرونية (بالإنجليزية: Elastic potential energy) هي الطاقة المخزنة في الأجسام عند دفعها أو سحبها أو الضغط عليها، وتعبر طاقة الوضع المرونية عن الطاقة المخزنة في جسم ما بسبب موقعه بالنسبة إلى موضع مرجعي كسطح الأرض مثلاً وتعرضه للسحب أو الضغط كما في الزنبرك.

ما هي وحدة طاقة الوضع المرونية؟

تقاس طاقة الوضع المرونية بالجول (بالإنجليزية: joules J) وهي إحدى وحدات النظام العالمي، تنسب إلى العالم للعالم الفيزيائي جيمس بريسكوت جول (بالإنجليزية: James Prescott Joule)، لأن الفضل يعود له في اكتشاف العلاقة بين الشغل المبذول والطاقة الناتجة.

أمثلة من الحياة العملية على طاقة الوضع المرونية

تم تصميم العديد من الأدوات خصيصاً لتخزين طاقة الوضع المرونية، على سبيل المثال:

النبالة، أي سحب السهم في القوس.
الوقوف على لوح الغطس في المسبح.
استقرار البندول بعد حكته ذهاباً أو إياباً.
الميزان الزنبركي.
المطاط (بالإنجليزية: Rubber Bands).
الإسفنج القابل للضغط.

طريقة حساب طاقة الوضع المرونية

إن قانون طاقة الوضع المرونية تساوي القوة مضروبة في مقدار المسافة، وأغلب التطبيقات الحسابية تتمحور حول الزنبرك، لذا فإن:

طاقة الوضع المرونية تساوي حاصل ضرب القوة في مسافة الحركة، أي أن
طاقة الوضع المرونية = القوة × مقدار الإزاحة

ط و = ق × ف

حيث إن:

ط و: طاقة الوضع المرونية بوحدة الجول.
ق: مقدار القوة بوحدة نيوتن.
ف: مقدار الإزاحة بوحدة المتر.

وفي حال الزنبرك تحديداً فإن:
القوة = ثابت الزنبرك × الإزاحة
وبالتالي فإن طاقة الوضع المرونية للزنبرك = ثابت الزنبرك × مربع مقدار الإزاحة
ط و (زنبرك) = ثابت الزنبرك × الإزاحة
ق = 1/2 × ث × ف

ط و (الزنبرك) = 1/2 × ث × ف²

حيث إن:

ق: مقدار القوة بوحدة نيوتن
ث: ثابت الزنبرك بوحدة نيوتن / م
ف: مقدار التغير في طول الزنبرك بوحدة المتر

مثال 1:

لحساب مقدار التغير في طول الزنبرك، عند طاقة وضعه وهو في حالة انضغاط مقدارها 40 جول، علماً بأن ثابت الزنبرك 200 نيوتن / م:

بالتعويض في القانون فإن:

ط و (الزنبرك) = 1/2 × ث × ف²

ف = (2 × ط و / ث) √

ف = (2 × 40 / 200) √

ف = 0.4 √

ف = 0.63 متر

مثال 2:

لإيجاد ثابت الزنبرك لميزان زنبركي عمودي معلًق، يحمل وزنا مقداره 5 كيلو غرام، وتسارع الجاذبية الأرضية هي 9.8 م/ ث^2 ومقدار التغير في طول الزنبرك يساوي 10 أمتار:

الحلّ:

أولا يتم إيجاد القوة في الزنبرك المشدود
القوة = الكتلة × التسارع
ق = ك × ت
حيث إن
ك: كتلة الجسم المحمول على الزنبرك بوحدة الكيلو غرام
ت: تسارع الجاذبية الأرضية بوحدة م/ ث²
إذاً
ق= 5 × 9.81 = 49 نيوتن
ث = ق/ ف، حيث:
ث: ثابت الزنبرك
ق: القوة
ف: مقدار التغير في طول الزنبرك
ث = 49/ 10
ث = 0.49 نيوتن / م

العلاقة بين طاقة الوضع المرونية والطاقة الحركية

إن طاقة الوضع المرونية هي الطاقة المخزنة في الجسم وهو في حالة شد أو ضغط نتيجة تعرضه لقوة خارجية، بينما الطاقة الحركية (بالإنجليزية: Kinetic energy) للجسم هي الطاقة التي يكتسبها الجسم عند تحركه، وتقاس وحدة الطاقة الحركية بالجول أيضاً.

فعلى سبيل المثال، إن الشريط المطاطي الذي يتم سحبه وشده، يمتلك طاقة وضع مرنة، أما عند إطلاقه، فإن الشريط المطاطي سوف يعود إلى حالة الراحة ولن يعود مشدوداً، فتنتقل طاقته من شكل إلى آخر، أي من طاقة الوضع المرونية إلى الطاقة الحركية.

كذلك الأمر بالنسبة للزنبرك، عند سحبه وشده، فإنه يزيد طولاً، ويمتلك طاقة وضع مرنة، أما عند تركه، فإنه يعود إلى حالة الراحة الأصلية، وإلى طوله قبل الشد، ولن يعود معرضاً لقوة شد، فتنتقل طاقته من شكل إلى آخر أيضاً، حيث إنها كانت في حالة الشد طاقة الوضع المرونية وعند تركه أصبح يمتلك طاقة حركية.

2023-12-174تعليم

مزيد من المشاركات

أشعار عن عيد الميلاد

عيد الميلاد عيد الميلاد هو فرصة ثمينة يستغلها الأحبة للتعبيرعن مقدار حبهم للشخص المعنيّ، وعن مدى فرحتهم بوجوده بجانبهم بأجمل الكلمات وأجمل الهدايا، ويتمنَون له المزيد من التقدم والنجاح وتحقيق الأمنيات، وفي هذا المقال سنقدم لكم شعراً جميلاً عن عيد الميلاد. شعر عن عيد الميلاد في عيدِ ميلادهِ بعد الثلاثينِ جاءتهُ تهنئةٌ مثل الرياحينِ جاءت تذكرُه عمراً مضى وجعاً وفرحةً تنتشي بعض الأحايينِ جاءتْ تعيد له تاريخ لهفتهِ وكادَ يصبحُ منها في المجانينِ جاءت تقيم له عرسَ ابتسامتهِ بعد اغترابِ سناها في

مدينة قلقيلية

مدينة قلقيلية مدينة كنعانية عربية تقع في الجزء الغربي من فلسطين، وتحديداً في الجزء الشمالي الغربي للضفة الغربيّة، وترتفع قلقيلية عن سطح البحر ما معدله 60 إلى 75 متراً، وتربض قلقيلية شامخة بأمجادها مزهوة بتاريخها عند نقطة التقاء السفوح الغربيّة لسلسلة جبال نابلس والطرف الشرقيّ لساحل التجمعات السكانيّة والحضاريّة على طول الساحل الفلسطينيّ، وتقع على خطّ العرض 32.2 شمالاً وخط الطول 35.1 جنوبا"، فهي تعتبرعقدة التقاء مهمة؛ لأنّها تربط المدن الفلسطينيّة في بعضها البعض، وتتميّز قلقيلية بمناخ

من ماذا تصنع مادة الجيلاتين

الجيلاتين الجيلاتين هو مادّة بروتينيّة هلاميّة شفّافة اللون، مستخلصة من جلود بعض الحيوانات وعظامها، ويدخل في تحضير أصناف عديدة من الحلويّات: كالجاتوهات، والجيلي، والآيس كريم، والشوكولاتة وغيرها، وهناك محلّات شهيرة تستخدم الجيلاتين المصنوع من مخلّفات جلد الخنازير، وحوافر الحيوانات النافقة، باعتبارها مادّة مساعدة في لزوجة الحلويّات الشرقيّة، والغربيّة، لتضفي مذاقاً لذيذاً، وطعماً خفيفاً للحلويّات. كيفية صنع مادة الجيلاتين تصنع مادة الجيلاتين عن طريق التحلّل الجزئي المائي لمادّة الكولاجين

طريقة عمل شاي عدني

الشاي العدني الشاي العدني من أنواع الشاي الأكثر شهرة في اليمن، طعمه لذيذ ومرغوب من الكثيرين، وهو شبيه لدرجة كبيرة بالشاي الكركي، ويتميّز هذا الشاي بأنّه عبارة عن عدّة نكهات تمّ مزجها مع بعضها البعض، بالإضافة إلى سهولة وسرعة تحضيره، وهو من أنواع الشاي غير المكلفة وذلك لأنّ جميع مكوّناته تتوفّر في كلّ بيت، وفي هذا المقال سوف نقوم بعرض الطريقة الصحيحة التي يجب تباعها من أجل إعداد كوب من الشاي العدني المتميز. طريقة عمل شاي عدني هناك العديد من المكونات والخطوات التي يجب القيام بها لإعداد الشاي

أمثلة على الأحماض القوية

أمثلة على الأحماض القوية تُعرف الأحماض القوية (بالإنجليزية: Strong Acids) بأنّها المركبات التي تتأين بشكلٍ كلي عند إذابتها في المحاليل، ويوجد 7 أنواع من الأحماض التي صنفّت كأحماض قوية، وهي على النحو الآتي: حمض الهيدروكلوريك يعد حمض الهيدروكلوريك (بالإنجليزية: Hydrochloric Acid) من المركبات الكيميائيّة التي تُعرف بحمض الميوريتك (بالإنجليزية: Muriatic Acid)، وهو من الأحماض القوية غير العضوية، ويُشار له بالصيغة الكيميائية (HCL)، وهو حمض عديم اللون وله رائحة نفّاذة جدًا، بالإضافة إلى أنّه شديد

شروط زكاة المال

شروط زكاة المال يُشترط في المال حتى تجب فيه الزّكاة أن يكون من الأصناف التي تجب فيها الزّكاة، وأن يبلغ المال القدر الذي أقرّه الشارع الحكيم لِتجبْ فيه الزّكاة؛ وهو النّصاب ، وأن يَمرّ على وجود هذا المال مع مالكه عاماً هجرياً كاملاً، وهو ما يسمّى بحوَلان الحَول، ويختصّ هذا الشرط بزكاة الذّهب والفضة والماشية، ولا ينطبق على زكاة الزّروع والثّمار، فإن الحَول بالنسبة للزّروع والثّمار هو اكتمال نُضجها. الأصناف التي تجب فيها الزكاة وتُقسّم الأموال التي تجب فيها الزّكاة إلى أربعة أصناف، وهي فيما يأتي:

فوائد الفوليك أسيد

الفوليك أسيد هو اسم تجاري لحمض الفوليك وهو أحد أنواع فيتامينات ب والمعروف أيضاً باسم B9، والذي يعد عنصراً أساسياً في صنع الأحماض الرايبوزية النووية، وهذا الحمض له أهمية كبيرة في منع العيوب الخلقية، كما وأن له فوائد عديدة للنساء والرجال ولجميع الفئات العمرية، ويساعد الجسم على تكسير وإنشاء واستخدام بروتينات جديدة، فضلاً عن تشكيل خلايا الدم الجديدة، ويتم العثور عليه في العديد من الأغذية مثل الخضر الورقية، والمعكرونة، والفاصولياء، وأغذية كثيرةٍ أخرى. فوائد حمض الفوليك للجسم أظهرت الدراسات أنّ حمض

طريقة تفصيل سروال

طريقة تفصيل سروال تُصنع السراويل الجميلة والأنيقة باتباع الخطوات الآتية: تحديد التصميم والنمط المُراد تفصيله: حيث إنّ هنالك العديد من الأنماط والأشكال المُختلفة للسروايل التي تُفصّل بناءً عليها، كالسراويل الواسعة من الأمام والخلف، أو المُستديرة من الأمام فقط، أو من كلا الجهتين، إضافةً لبعض الأنماط الضيّقة في الأسفل، والمُتسعة من الأعلى أو العكس، والتي قد تتفاوت بأطوال الساقين وسمكهما، وغيره، كما يُمكن الاستعانة بالأنماط الجاهزة للتفصيل والتي يُمكن شرائها من الأسواق أو عبر الإنترنت. اختيار