الطاقة التثاقلية أو الكامنة تتأثر بعاملين ما هما؟

1 إجابة واحدة

تُعرف الطاقة الكامنة الثقالية على أنّها الطاقة التي يخزنها جسم ما نتيجةً لوضعه على ارتفاع ما عن نقطة مرجعية، تؤخذ الأرض كنقطة مرجعية في أغلب الدراسات، مما يكسبه طاقة تتناسب متناسبة طرديًا مع كتلته وارتفاعه، بسبب تأثير الجاذبية الأرضية عليه، وهذان هما العوامل الذي تتعلق بهما هذه الطاقة، تتحول هذه الطاقة المكتسبة إلى طاقة حركية بشكل تدريجي عند ترك هذا الجسم ليسقط من ارتفاعه باتجاه النقطة المرجعية، وتكون ذروة هذه الطاقة على مسافة قليلة من ارتطامه بالأرض، إذ تتحول بشكل تام إلى طاقة حركية.

من أشهر الأمثلة على هذه الطاقة هي الكرة التي تستخدمها شركات هدم المباني في عمليات الهدم، حيث تقوم هذه الكرة بتخزين الطاقة عندما تكون معلقة بعيدًا عن البناء، وريثما يتم تركها تسقط مسرعةً باتجاه البناء لتصدم به بقوة هادمةً اياه، هذه القوة اكتسبتها من طاقتها الكامنة التثاقلية.

كما ذكرت لك سابقًا، تتعلق الطاقة الكامنة التثاقلية بعاملين هما كتلة الجسم وارتفاعه عن النقطة المرجعية، ويتناسب طردًا معها، وفق العلاقة التالية:

 Ug = m.g.h

حيث أنّ:

  • Ug: الطاقة الكامنة التثاقلية، تقاس بالجول (J).
  • m: كتلة الجسم،تقاس بالكيلوغرام (Kg).
  • h: ارتفاع الجسم، يقاس بالمتر (m).
  • g: تسارع الجاذبية الأرضية، وهو قيمة ثابتة تساوي 9.81، وتؤخذ عادةً 10.

من العلاقة السابقة يمكننا ملاحظة أنّ أيّ زيادة في كتلة الجسم وارتفاعه سيقابله زيادة في قيمة الطاقة الكامنة ضمن الجسم، باعتبار قيمة تسارع الجاذبية الأرضية ثابت، والعكس صحيح أيّ نقصان سيقابله تناقص في قيمة الطاقة، على سبيل المثال إذا وضعنا جسم ذو كتلة m على ارتفاع h1 ستكون طاقته الكامنة Ug1 مساوية إلى:

Ug1 = m.g.h1

وعند تغيير ارتفاعه إلى نقطة ثانية، سيصبح الارتفاع h2 بالتالي ستتغير عبارة الطاقة الكامنة لتصبح:

Ug2 = m.g.h2

يمكن حساب قيمة التغير في الطاقة الكامنة التثاقلية للجسم وفق ما يلي:

(Ug = Ug2 – Ug1 = m.g.h2 – m.g.h1 = m.g.(h2-h1∆

لا تقتصر الطاقة الكامتة على التثاقلية بل تتعدد اشكالها، تبعًا للجسم الذي يقوم بتخزينها، من هذه الأشكال:

  • الطاقة الكامنة المغناطيسية: يكون فيها المغناطيس هو الجسم الذي يقوم بتخزين الطاقة، كما تعلم لكل مغناطيس قطبين موجب وسالب، يقوم القطب السالب بجذب المعادن المشحون بشحنة موجبة إليه وإبعادها عندما تكون مشحونة بشحنة سالبة، بينما يعمل القطب الموجب على جذبها عندما تكون مشحون شحنة سالبة وإبعادها عندما تكون مشحونة بشحنة موجبة، نتيجةً لتأثرها بحقله المغناطيسي المحيط به، أي أنّه يؤثر على هذه الأجسام بطاقة كامنة بداخله تعمل على جذبها أو إبعادها.
  • الطاقة الكامنة الكهربائية: عند توليد الكهرباء تنفصل الشحنات الكهربائية عن بعضها، الأمر الذي يولد فرق كمون بينها، يؤثر هذا الكمون على الإلكترونات السالبة الشحنة ويكسبها طاقة لتنتقل باتجاه القطب الموجب، تعد هذه الطاقة طاقة كامنة.
  • الطاقة الكامنة الكيميائية: وهي عبارة عن الطاقة المخزنة في المادة اعتمادًا على آلية تكونها، وعدد الروابط الكيميائية بين جزيئاتها ونوعها، والتي تلعب دورًا رئيسيًا في تحديد صفاتها ودورها في التفاعلات الكيميائية، على سبيل المثال يتحول الوقود إلى حرارة عند تعريضه للنار، نتيجةً لتحول طاقته الكامنة إلى طاقة حرارية.
  • الطاقة الكامنة المرنة: تظهر هذه الطاقة نتيجةً للتأثير على جسم مرن بقوة ما تتناسب طردًا معها، أي تزداد الطاقة بازدياد القوة وتقل بنقصانها، من أمثلتها النابض.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "الطاقة التثاقلية أو الكامنة تتأثر بعاملين ما هما؟"؟