ما هي الطاقة الحركية للأجسام؟

تُعرف الطاقة الحركية (بالإنجليزية: kinetic energy) في الفيزياء بأنها الطاقة التي يمتلكها الجسم نتيجة حركته، وهي تنطبق على الأجسام المتحركة الكبيرة أو المرئية بالعين المجردة، وحتى على الأجسام الدون ذرية (أي الأجسام التي يكون حجمها أقل من حجم الذرة)، وهذا يعني أن كل جسم متحرك يمتلك طاقة حركية، وكل جسيم صغير متحرك له طاقة حركية أيضًا، مما يعني أن الطاقة الحركية لا تتأثر بتغير حجم الجسم مطلقًا.[١][٢]


من الأمثلة العملية على الطاقة الحركية، شخص يمشي، وكرة بيسبول ترتفع لأعلى، وتفاحة تسقط عن الطاولة إلى الأسفل، وجسيم مشحون يتحرك في مجال كهربائي، وتجدر الإشارة إلى أن الجسم الساكن أو الذي لا يتحرك؛ يمتلك طاقة حركية صفرية، أي أن قيمة طاقته الحركية تساوي صفر.[١]


ما هي وحدة قياس الطاقة الحركية للأجسام؟

تُقاس الطاقة الحركية للأجسام، والتي يُرمز لها عادةً بالرمز (KE)؛ بوحدة الجول (بالإنجليزية: Joule) والتي يرمز لها بالرمز (J) وذلك حسب النظام العالمي للوحدات SI، وتعتمد قيمة الطاقة الحركية لأي جسم متحرك في الفيزياء على عاملين أساسيين، هما كتلة الجسم (m) والتي تُقاس عادةً بوحدة الكيلو غرام، وسرعة الجسم (v) والتي تقاس بوحدة المتر لكل ثانية.[١]


ما هو قانون حساب الطاقة الحركية للأجسام؟

في قانون حساب الطاقة الحركية للأجسام؛ تكون السرعة دائمًا مربعة، لكن الكتلة تكون مقسومة على النصف، مما يشير إلى أن الطاقة الحركية تساوي نصف كتلة الجسم مضروبة في تربيع السرعة، وهذا يعني أن الطاقة الحركية للجسم تزداد كلما ازدادت كتلته وسرعته، وذلك حسب العلاقة الرياضية الآتية:[١]


الطاقة الحركية للجسم = 1/2 × كتلة الجسم × مربع سرعة الجسم


بالرموز العربية:

ط .ح = 1/2 × ك × ع2


بالرموز الإنجليزية:

KE = 1/2 m v2


حيث إن:

  • KE، ط.ح: الطاقة الحركية للجسم، وتقاس بوحدة الجول.
  • m، ك: كتلة الجسم وتقاس بوحدة الكيلو غرام.
  • v، ع: سرعة الجسم وتقاس بوحدة المتر لكل ثانية.


بما أن الطاقة الحركية للجسم تتناسب طرديًا مع مربع السرعة، فإننا إذا ضاعفنا السرعة مرة واحدة، فإننا نضاعف الطاقة الحركية أربع مرات، على سبيل المثال، إذا كان جسم ما كتلته 10 كيلو جراماً، وسرعته 15 مترًا لكل ثانية، فإن طاقته الحركية هي 1225 جول، ومع ذلك، إذا ضاعفنا سرعة هذا الجسم إلى 30 متراً لكل ثانية، فإن الطاقة الحركية له ترتفع إلى 4900 جول.[١]


أمثلة على حساب الطاقة الحركية للأجسام

الأمثلة الآتية توضح كيفية حساب الطاقة الحركية باستخدام القانون السابق:[٣]


السؤال:

إذا كان جسم كتلته 10 كيلو جرام يتحرك بسرعة 5 أمتار في الثانية، فما مقدار طاقته الحركية؟



الحل:

KE = 1/2 m v2

KE = 1/2 (10) (5)2

KE = (5) (25)

KE = 125 J





السؤال:

إذا كان جسم كتلته 16 كيلو جراماً يتحرك بسرعة 2 متر في الثانية، فما مقدار طاقته الحركية؟



الحل:

KE = 1/2 m v2

KE = 1/2 (16) (2)2

KE = (8) (4)

KE = 32 J




المراجع

  1. ^ أ ب ت ث ج "Measuring kinetic energy", techtarget, Retrieved 7/4/2023. Edited.
  2. ↑ "kinetic energy", britannica, Retrieved 7/4/2023. Edited.
  3. ↑ "Kinetic Energy", calculatorsoup, Retrieved 7/4/2023. Edited.