ما هي الطاقة الكامنة؟
تُعرف الطاقة الكامنة (بالإنجليزية: potential energy) أيضًا باسم طاقة الوضع أو طاقة الارتفاع، وهي مفهوم يستخدم في دراسة الأنظمة الميكانيكية، ويمكن تعريفها بأنها الطاقة الإجمالية التي يمتلكها الجسم وهو في حالة السكون، أي بسبب حالته أو وجوده في موقع محدد، وهي تعد شكلًا من أشكال الطاقة المُخزنة، والتي يمكن تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة واستخدامها في عملٍ ما.[١][٢][٣]
النوع الأكثر شيوعًا من أنواع الطاقة الكامنة هو الطاقة الكامنة الجاذبية أو طاقة وضع الجذائبية، والتي تنشأ نتيجة لقوة الجاذبية بين الأجسام، على سبيل المثال، عندما يكون الكتاب موضوعًا على الرف، فإنه يحمل طاقة كامنة جاذبية بسبب وضعه على الرف أي فوق الأرض، وعندما يتم رفع الكتاب إلى ارتفاع أعلى، تزداد طاقته الكامنة، أما عندما يتم خفضه لأسفل، فإن طاقته الكامنة تقل.[١][٢]
ما هو قانون الطاقة الكامنة؟
يمكن حساب الطاقة الكامنة الجاذبية - وهي أشهر أنواع الطاقة الكامنة - لجسم قريب من سطح الأرض باستخدام العلاقة الرياضية الآتية:[١][٣]
الطاقة الكامنة الجاذبية (أو طاقة وضع الجاذبية) = كتلة الجسم × تسارع الجاذبية الأرضية × ارتفاع الجسم
بالرموز:
PE = mgh
حيث إن:
- PE: الطاقة الكامنة الجاذبية، وتقاس بوحدة الجول.
- m: كتلة الجسم وتقاس بوحدة الكيلو غرام.
- g: تسارع الجاذبية الأرضية، وهو ثابت يقدر بحوالي 9.8 متر لكل ثانية تربيع قرب سطح الأرض.
- h: ارتفاع الجسم أو المسافة الرأسية فوق نقطة مرجعية، مثل سطح الأرض، ويقاس بوحدة المتر.
يظهر من خلال العلاقة الرياضية السابقة أن الطاقة الكامنة للجسم تزداد بزيادة كتلته، وارتفاعه عن سطح الأرض أو عن أي نقطة مرجعية أخرى يتم تحديدها، وقوة الجاذبية الأرضية.
يجدر التنويه هنا إلى أن الطاقة الكامنة ليست مقتصرة على الطاقة الكامنة الجاذبية وحدها، ولكن هناك أشكالاً أخرى من الطاقة الكامنة أيضًا، وقد تختلف القوانين الخاصة بالطاقة الكامنة في هذه الأنواع اعتمادًا على المبادئ الأساسية للنظام، ومنها:[٢]
- الطاقة الكامنة المرنة، والتي تكون مرتبطة بالمواد المضغوطة أو الممدودة.
- الطاقة الكامنة الكيميائية، والتي تكون مرتبطة بالطاقة المخزنة في الروابط الكيميائية بين المواد.
ما هي وحدة قياس الطاقة الكامنة؟
تُقاس الطاقة الكامنة بنفس وحدة قياس الطاقة؛ لأنها تعد شكلًا من أشكالها، وهذا يعني أنها تُقاس بوحدة الجول في النظام الدولي للوحدات (SI)، والتي يرمز لها بالرمز (J)، مع الإشارة إلى أن الجول هي الوحدة القياسية للطاقة في هذا النظام.[٣][١]
مثال على حساب الطاقة الكامنة
المثال الآتي يوضح كيفية حساب الطاقة الكامنة باستخدام القانون السابق:[٣]
جسم كتلته 2 كيلو غرام، تم رفعه إلى ارتفاع 5 أمتار فوق سطح الأرض، احسب طاقة الوضع المختزنة فيه.
PE = mgh
PE = 2 × 9.8 × 5
PE = 98 جول
المراجع
- ^ أ ب ت ث "Potential Energy", hyperphysics.phy-astr.gsu, Retrieved 4/7/2023. Edited.
- ^ أ ب ت "Potential energy", khanacademy, Retrieved 4/7/2023. Edited.
- ^ أ ب ت ث "Potential Energy", byjus, Retrieved 4/7/2023. Edited.
