ما هي طاقة الوضع

تعريف طاقة الوضع

تُعرف طاقة الوضع أو الطاقة الكامنة على أنها الطاقة المُخزّنة داخل الأجسام، التي تعتمد على وضع الجسم النسبي نسبة إلى بقية الأجسام في النظام ذاته، فالنابض يمتلك طاقة وضع كبيرة عندما يكون مضغوطًا أو ممتدًا، والكرة الفولاذية تمتلك طاقة وضع أكبر عندما تكون على ارتفاعات عالية منها وهي على سطح الأرض، وطاقة الوضع هي خاصية للنظام بأكمله وليست للأجسام بصفة فردية.

قانون طاقة الوضع

عند رفع كتلة ما بمقدار مسافة معينة من الأرض، فإن القانون الذي يتم من خلاله حساب طاقة الوضع لهذا الجسم هو:

طاقة الوضع = الكتلة × ارتفاع الجسم × تسارع الجاذبية الأرضية.

وبالرموز؛

ط و= ك × ع × ت

إذ تشير الرموز إلى ما يأتي:

ط و: طاقة الوضع تُقاس بوحدة الجول.
ك: كتلة الجسم تُقاس بوحدة الكيلوغرام (كغ).
ع: ارتفاع الجسم يُقاس بوحدة المتر (م).
ت: تسارع الجاذبية يُقاس بوحدة م/ث2.

أما بالنسبة للنابض، فإن القوة المؤثرة فيه تُحسب باستخدام قانون هوك، إذ إن القوة تتناسب طرديًا مع مقدار الضغط والتمدد للنابض، والقانون هو:

القوة = ثابت النابض × مقدار الضغط أو التمدد.

وبالرموز؛ ق = ض × س

إذ تشير الرموز إلى الآتي:

ق: طاقة وضع النابض.
ض: ثابت النابض.
س: مقدار التمدد أو الاستطالة.

عوامل تؤثر في طاقة الوضع

من خلال قانون حساب طاقة الوضع، فإنه يمكن استنتاج العوامل المؤثرة التي تحدد طاقة وضع الجسم، وهي كما يأتي:

كتلة الجسم: كلما زادت كتلة الجسم، زادت الطاقة الكامنة للجسم، أي أن العلاقة بينهما طردية.
ارتفاع الجسم: يؤثر ارتفاع الجسم عن سطح الأرض في طاقة الوضع، فكلما زاد ارتفاع الجسم، زادت طاقة الوضع له.

أمثلة من حياتنا اليومية على طاقة الوضع

تتمثل طاقة الوضع في العديد من الأمثلة الحياتية اليومية، ومن ذلك:

كرة ساكنة فوق طاولة ما: تُسمى طاقة الوضع في هذه الحالة طاقة الوضع بفعل الجاذبية، وذلك لأن الطاقة التي تمتلكها تعود إلى موقعها العامودي، وكلما زادت كتلة الجسم، زادت طاقة وضع الجاذبية التي يكتسبها.
سحب السهم في القوس: تُدعى طاقة الوضع في هذه الحالة طاقة وضع مرنة، وهي الطاقة التي يكتسبها نتيجة تمدده وانضغاطه، وبالنسبة للمواد المرنة، فإن طاقة الوضع تزداد بزيادة التمدد.
الروابط الكيميائية التي تمتلكها الذرات: كنتيجة لتباعد أو تقارب الإلكترونات في الذرة، تحتوي على طاقة وضع يعبّر عنها إلكترونيًا بالجهد الكهربائي.

أشكال طاقة الوضع

تُخزّن الأجسام التي تمتلك طاقة وضع هذه الطاقة في أجسامها بعدة طرق، قبل أن يتم تحرير الطاقة الكامنة، ومن أهم أشكال طاقة الوضع ما يأتي:

طاقة الوضع الكيميائية

في الكيمياء، يتم تخزين طاقة الوضع في الروابط الكيميائية، وتعمل التفاعلات الكيميائية على تحرير الطاقة عن طريق تكوين مركبات جديدة أو إنتاج الضوء أو الحرارة.

طاقة الوضع الفيزيائية

في الفيزياء، يتم تخزين طاقة الوضع إما في طاقة الجاذبية، أو ما يُعرف بطاقة الوضع المرونية، وطاقة الجاذبية، إذ إنها تنشأ نتيجة لوضع جسم يمتلك كتلة ما في مكان مرتفع عن سطح الأرض، وكلما زادت كتلة الجسم، زادت الطاقة الكامنة في داخله، وعندما يسقط، يتم تحرير الطاقة الكامنة من داخله، وتتحول إلى طاقة حركية.

أما بالنسبة لطاقة الوضع المرونية، فعادة ما يتم تخزينها في التشوه الحاصل لشكل الجسم في بنيته، فعند ضغط الزنبرك ثم تحريره، قد تعمل طاقة الوضع المحررة على إحداث الضرر.

طاقة الوضع الكهربائية

تخزّن البطاريات في داخلها الطاقة الكهربائية والكيميائية، فآلية عمل البطاريات تعتمد على التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخلها، والتي تخلق اختلالًا في الإلكترونات يعمل على إنتاج شحنة كهربائية على أطراف البطارية.

مسائل حسابية على طاقة الوضع

فيما يأتي أمثلة حسابية على قانون طاقة الوضع:

إذا كانت طاقة الوضع مجهولة

يوجد جسم في أعلى بناية ارتفاعها 20 (م) عن سطح الأرض، وكتلته تساوي 60 (كغ)، أوجد طاقة وضع الجسم وهو على هذا الارتفاع.

الحل:

تساوي قيمة الجاذبية الأرضية 9.8 (م/ث2).
بالتعويض في القانون التالي: طاقة الوضع= الكتلة × ارتفاع الجسم × تسارع الجاذبية الأرضية.
طاقة الوضع = 60× 20× 9.8.
طاقة الوضع = 11760 جول.

إذا كان ارتفاع الجسم مجهولًا

يوجد جسم كتلته 40 (كغ) وطاقة وضعه تساوي 2160 جول، فعلى أي ارتفاع يوجد الجسم؟

تساوي قيمة الجاذبية الأرضية 9.8 (م/ث2).
بالتعويض في القانون التالي: طاقة الوضع = الكتلة × ارتفاع الجسم × تسارع الجاذبية الأرضية.
2160 = 40× 9.8× الارتفاع.
2160 = 392 × الارتفاع.
الارتفاع = 2160/ 392 = 5.5 م.

إذا كانت كتلة الجسم مجهولة

ما هي كتلة جسم تحمله رافعة على ارتفاع 15م، ويحوي طاقة وضع تساوي 4500 جول؟

تساوي قيمة الجاذبية الأرضية 9.8 (م/ث2).
بالتعويض في القانون التالي: طاقة الوضع= الكتلة × ارتفاع الجسم × تسارع الجاذبية الأرضية.
4500 = الكتلة× 15× 9.8.
4500 = الكتلة × 147.
الكتلة = 4500/ 147 = 30.6 كغ.

إذا كانت القوة المؤثرة على النابض مجهولة

كم تساوي القوة المؤثرة على نابض كان مقدار التغير في طوله 6 سم، وثابت النابض يساوي 720؟

بالتعويض في القانون التالي: ق = ض× س.
ق= 720× 6 = 4320 نيوتن.

إذا كان مقدار تمدد النابض مجهولًا

ما مقدار الإزاحة التي قام بها النابض عند تعرضه لقوة تساوي 5400 نيوتن، وثابت النابض يساوي 640؟

بالتعويض في القانون التالي: ق = ض × س.
5400 = 640× س.
س= 5400/ 640 = 8.4 م.

2023-12-1917تعليم

مزيد من المشاركات

اية المنافق ثلاث

آية المنافق ثلاث روى أبو هريرة -رضيَ الله عنه- عن رسول الله -صلّى الله عليه وسلّم- أنّه قال: (آيَةُ المُنافِقِ ثَلاثٌ: إذا حَدَّثَ كَذَبَ، وإذا وعَدَ أخْلَفَ، وإذا اؤْتُمِنَ خانَ)، والآية هي العلامة الدالّة، وأصل المنافق هو الذي يُظهر الإسلام ويُخفي بداخله الكفر . الكذب في الحديث نهى الإسلام عن الكذب وجعله مذموماً، وأخبر رسول الله -صلّى الله عليه وسلّم- أنّ الكذب صفة من صفات المنافقين، فقال: (إنَّ الكَذِبَ يَهْدِي إلى الفُجُورِ، وإنَّ الفُجُورَ يَهْدِي إلى النَّارِ، وما يَزالُ الرَّجُلُ

أضرار الشوكلاته

ما هي أضرار الشوكلاتة؟ قد يرتبط تناول الشوكلاتة ببعض الأضرار، ويُذكر منها الآتي: زيادة الوزن تكون بعض أنواع الشوكلاتة مثل شوكلاتة الحليب والشوكلاتة البيضاء غنيةً بالدهون والسكر، لذا فهي تحتوي على كمياتٍ كبيرة من السعرات الحرارية، وفي حال الإفراط في تناولها فقد تُسبب زيادة الوزن بصورة كبيرة. ونظرًا لذلك من المهم تناول كميات معتدلة من الشوكلاتة، تتراوح بين 30-60 غرامًا فقط، كما يُنصح باختيار الشوكلاتة الداكنة الخالية من السكر؛ حيث لوحظ أنّها قد تزيد الشعور بالشبع، مما قد يُقلل من السعرات

الزنك للرجال

يعالج ضعف الانتصاب يُعدّ ضعف الانتصاب (بالإنجليزية: Erectile dysfunction) واحداً من أكثر المشاكل الجنسيّة الشائعة عند الرجال، وهناك العديد من الأسباب التي قد تؤدي إلى المعاناة من هذه المشكلة، ولكن يجدر الذكر أنّ هذا المشكلة تعدّ إحدى أعراض نقص الزنك، إذ إنّ هذا المعدن يُعدّ مهمّاً لانقسام الخلايا، وإنتاج المادة الوراثية، كما أنّ الزنك يساعد الجسم على إنتاج هرمون التستوستيرون، وعليه فإنّ نقصه قد يؤدي إلى ضعف الانتصاب، كما تجدر الإشارة إلى أنّ استهلاك مكملات الزنك الغذائيّة يُعدّ أحد علاجات ضعف

طريقة تلميع السيارة

طريقة تلميع السيارة يُمكن تلميع السيارة والحفاظ عليها بطريقتين ، وهما: التلميع يدويّاً: وتتم هذه العمليّة بواسطة اليد، لكنها تحتاج إلى وقتٍ أطول، وتتميّز بدقتها، وإمكانيّة الوصول إلى الخدوش الموجودة في الأماكن الصغيرة التي قد لا تصل إليها الآلة، حيث تُستخدم فيها وسادة الرغوة الناعمة لمسح الطلاء المُخصص للتلميع وتُحرك بشكلٍ دائري، ثم يتم مسح السيارة كاملةً بعد الانتهاء بممسحةٍ من الألياف الدقيقة. التلميع باستخدام الآلة: تحتوي هذه الآلة على وسادة رغوةٍ متصلة بها، إضافةً لوجود إعداداتٍ للسرعة،

حكم الصلاة بالحذاء

حكم الصلاة بالحذاء يَجوزُ الصَّلاة بالحِذاء وتكون الصَّلاة فيه صحيحة، بل وتُعدُّ الصَّلاة به سُنَّة ويُستحب ذلك شَريطَة أَن يَكون الحِذاء طَاهراً من النَّجاسة، وأًدلة الجًواز عديدة، ومنها ما ثبت في الصَّحيحين أنَّ أبا سَلَمة سعيد بن زيد -رضي الله عنه- قال: (سَأَلْتُ أنَسَ بنَ مَالِكٍ: أكانَ النبيُّ صَلَّى اللهُ عليه وسلَّمَ يُصَلِّي في نَعْلَيْهِ؟ قالَ: نَعَمْ)، وأيضاً قول الرَّسول -صلَّى الله عليه وسلَّم-: (خالِفوا اليهودَ؛ فإنَّهم لا يُصَلُّون في نِعالِهم ولا خِفَافِهم). وهذا الجَواز يَشمل

قصة الأرنب والسلحفاة

قصّة الأرنــــــب والسّلحـــــفاة كان يا ما كان في قديم الزّمان، كان هناك أرنباً مغروراً يعيش في الغابة، وكان يفتخر دائماً بأنّه أسرع الحيوانات، ولا أحد يستطيع أن يتغلّب عليه، وفي يومٍ من الأيّام شاهد سلحفاةً مسكينةً تمشيء ببطءٍ شديد، وراح يستهزئ بها ويقول لها: يا لك من مسكينة، فأنت بطيئةٌ جدّاً جدّاً، فقالت له السّلحفاة: ما رأيك أن نتسابق أنا وأنت وسوف نرى من سيفوز؟!! وافق الأرنب على عرض السلحفاة وذهبا معاً، وبدأ السّباق والأرنب يكرّر لن تغلبني هذه البطيئة. أثناء السباق توقّف الأرنب من الركض

تعليم الصلاة الصحيحة

صفة الصلاة بشكلٍ عام لا بُدّ للصلاة من أن تكون موافقةً لصفة صلاة النبيّ؛ لأنّ المسلم مأمورٌ بالصلاة كما صلّى النبيّ -صلّى الله عليه وسلّم-، وفيما يأتي بيان كيفية أداء الصلاة كما صلّاها الرسول: كان -عليه الصلاة والسّلام- إذا أراد الصلاة تطهّر، وستر العورة، واستقبل القبلة، واستحضر قلبه مخلصاً لله بخشوعٍ. ثمّ كان يكبّر رافعاً يديه بمحاذاة منكبيه. ثمّ يشرع في قراءة الفاتحة في كلّ ركعةٍ، وما تيسّر من القرآن في الركعتين الأوليين من الصلاة. ثمّ يكبّر رافعاً يديه بمحاذاة منكبيه، ويركع مطمئناً في ركوعه

من علماء المسلمين في الجغرافيا

من علماء المسلمين في الجغرافيا الإدريسي ولد الإدريسي في عام 1099م وتوفي في عام 1166م، وهو أحد علماء الجغرافيا المسلمين، حيث ألّف كتاباً بعنوان نزهة المشتاق في اختراق الآفاق تحدّث فيه عن جغرافية العالم، وتُرجم الكتاب إلى اللاتينية فيما بعد، كما خدم الإدريسي لدى الملك روجر الثاني ملك صقلية، وعمل مع الملك في باليرمو، واستطاع من خلال دراساته حساب محيط الأرض الذي قدّره بحوالي 37,014.912 كم وهو قريب من القيمة الحقيقية والتي تبلغ 40,075.160 كم. البيروني ولد البيروني في مدينة خوارزم، وقد اهتم بعلم