نبذة تعريفية عن الطاقة التي تحويها الأجسام المتحركة

2011 تجارب علمية القوة والحركة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

طاقة الأجسام المتحركة الفيزياء

تسبب الطاقة حدوث الأشياء. إنها المقدرة على تطبيق قوة لمسافة محددة.

وللطاقة أشكال متعددة، تشمل الحرارة والضوء والكهرباء والطاقة الكيميائية. وسندرس في هذا النشاط الطاقة التي تحويها الأجسام المتحركة.

في كل مرة تستقل فيها سيارة أو تركب دراجة هوائية لا بدّ من استخدام الطاقة التي تُمكّنك من الحركة.

 

تستمد السيارة طاقتها من البنزين بينما تحتاج الدراجة الهوائية إلى الطاقة المُستمدة من راكبها. وقد اصطلع العلماء على تسمية هذه الطاقة بـ "طاقة الحركة"، فكلما كان الجسم المتحرك أكثر سرعة وثقلاً زادت طاقته الحركية.

إن طائرة نفاثة من طراز جامبو مثلاً تملك من القوة الحركية أكثر مما تملكه النحلة بكثير، لأن الطائرة أثقل وزناً وأكثر سرعة من النحلة.

كما أن للأجسام طاقة حتى وإن كانت في حالة سكون. تخيل أنك تقود دراجتك الهوائية إلى أعلى الهضبة.

 

عندما تبلغ قمة الهضبة سيصبح بإمكانك النزول من تلك الهضبة من دون الحاجة إلى استعمال الدوّاسات، والسبب في هذا هو أنك منحت الدراجة شكلاً من أشكال الطاقة يُسمى "طاقة الوضع". تساعدك هذه الطاقة على الحركة من دون أن تبذل أي جهد.

كما تحتوي الألعاب التي يجري تشغيلها من خلال النابض على طاقة وضع. فعندما نضغط النابض في أي من هذه الألعاب فأنت تقوم بتخزين الطاقة في النابض، وإذا حررت يدك عن النابض ستتحرر طاقة الوضع على شكل طاقة حركية، ما يؤدي إلى تحرّك اللعبة.

 

من المستحيل أن تفنى الطاقة. عندما تستخدم طاقة ما فإنها لا تتلاشى، بل تتغير من حال إلى حال. انظر، مثلاً، ما حدث للدراجة الهوائية أثناء نزولها من الهضبة، فعندما تُستهلك طاقتك الكامنة، تتحول تلك الطاقة إلى طاقة حركية تجعلك تنطلق على نحوٍ أسرع فأسرع، وإذا قررت إيقاف الدراجة توجّب عليك التخلص من الطاقة الحركية.

وتقوم المكابح الموجودة على الدراجة بهذه المهمة من خلال الاحتكاك الذي تسببه في عجلاتها، حيث تحتك المكابح بالعجلات وتحوّل الطاقة الحركة للدراجة إلى طاقة حرارية وصوتية.

كما تستخدم السيارات والقطارات عملية الاحتكاك ذاتها للتوقف. وبما أن السيارات والقطارات أثقل وزناً من الدراجات الهوائية، فإنها تحتاج إلى درجة أكبر من الاحتكاك، ولهذا السبب تُصدر مكابحها صوتاً أكثر شدة، وخاصة إذا توقفت بصورة مفاجئة.

 

وفي دوران راقصي الجليد أيضاً!

إذا سبق أن رأيت إحدى الراقصات وهي تؤدي رقصة لولبية على الجليد، لا بدّ أنك لاحظت شيئاً غريباً.

عندما تضع الراقصة يديها قرب جسمها، تصبح حركتها الدورانية أكثر سرعة من دون أن تبذل مجهوداً أكبر.

كيف يمكن لهذا أن يحدث من دون أن تكتسب أي طاقة حركية إضافية؟ يكمن السر في الطريقة التي يتوزع فيها وزن الراقصة، فعندما تكون يداها ممدودتين يكون بعض وزنها متحركاً ضمن دائرة واسعة.

 

ورغم أن وسط جسمها يتحرك ببطء نسبي إلا أن يديها تتحركان بسرعة كبيرة. وعندما تُقارب ذراعيها من جسمها، تتحرك يداها ضمن دائرة أصغر.

وبما أنها ترقص على سطح أملس، فليس هناك أي تغيير تقريباً في طاقتها الحركية، بل إنها ستتحرك بسرعة أكبر لأن كل جزء من جسمها في حالة حركة ضمن دائرة صغيرة.

 

طاقة الوضع

تملك الصخرة المبينة في هذه الصورة طاقة وضع، ورغم أنها ليست متحركة فهي جاثمة في أعلى المنحدر، لكنها ستتدحرج نحو الأسفل إذا قام شخص ما بدفعها بقوة كافية.

هذا الشكل من أشكال طاقة الوضع سببه قوة الجاذبية، لكن هناك طرقاً أخرى لتخزين طاقة الوضع، فالدُمى ذات الآلية النابضة والبطاريات والحلقات المطاطية المشدودة كلها تحتوي على طاقة وضع.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]