تم النشر اليوم [dadate] | 3 سطور توضح قانون حفظ الطاقة فى الفيزياء

الأشكال المختلفة للطاقة

طاقة الوضع: أو ما يسمى بالطاقة الكامنة، وهي تلك الطاقة المختزنة.الطاقة النووية: حيث تُجرى عليها العديد من التجارب والبحوث، وتنتج عن طريق انشطار نوى الذرات أو اندماجها تحت ظروف فيزيائية عادة ما يتم افتعالها من قبل العلماء، وتلك هي الطاقة التي تنتج على إثرها العديد من الحروب والنزاعات والصراعات.الطاقة الضوئية: أو ما يطلق عليه الطاقة المشعة، ويحصل سكان الأرض بصورة أساسية عليها من الشمس.الطاقة الحركية: وتشتمل على كل تفصيل دقيق من تفاصيل الحركة، ابتداءً من حركة الإلكترونات في نواة الذرة وانتهاءً بحركة المجرات داخل الكون الواسع.الطاقة الكيميائية: أي تفاعل كيميائي بين الذرات والجزيئات والعناصر، تنتج عنه هذه الطاقة الناتجة عن تكسر الروابط الكيميائية بين الذرات والجزيئات وانتقال الإلكترونات.الطاقة الكهربية: وربما هي الأشهر والأسهل للفهم، وأساسها الإلكترونات وتحركها سيلًا مشكّلة التيار وفرق الجهد وغيرها.الطاقة الحرارية: وهي الطاقة المحسوسة التي تأتي نتيجة الكثير من التفاعلات الحرارية، يُشار إلى أن الناس اصطلحوا لإطلاق مسمى الحرارة على الأشياء الساخنة والحارة، متجاهلين الباردة والمتجمدة منها، ولكن فعليا جميعها ينتمي للطاقة الحرارية، سواء كانت درجة الحرارة سالبة جدًا أم موجبة جدًا وما بينهما، في جميع الحالات هي طاقة حرارية ينطبق عليها قانون حفظ الطاقة.طاقة الجاذبية: إن أول ما يتبادر إلى السامع أن الجاذبية هي فقط تلك القوة التي تسحب الأشياء باتجاه مركز الأرض فقط، وهذا غير منصف، فكل جسم يتملك كتلة له طاقة جاذبية تسحب الأشياء باتجاهه بمقدار كتلته، لذلك لا تُحس في الأجسام الصغيرة، إنما الكبيرة كالأرض والشمس والمجرات.

قانون بقاء الطاقة الميكانيكية

الطاقة الميكانيكية تعرف بأنّها مجموع طاقتي الوضع والحركة لأي جسم ، وحفظ الطاقة الميكانيكية يعني أنّ هذا المقدار يبقى ثابتاً ولا يتغيرعند كل النقاط أثناء حركة الجسم ، ويمكن التعبير عنها بالرموز كالآتي : طم = طو + طح حيثُ إنّ :طم الطاقة الميكانيكية -، طو طاقة الوضع ، طح الطاقة الحركية.أي أنّ الطاقة الميكانيكية لأي جسم في نظام محافظ تساوي طاقة الوضع لوحدها عندما تكون الطاقة الحركية تساوي صفراً ، أو الطاقة الحركية لوحدها عندما تكون طاقة الوضع تساوي صفراً أو مجموع كلا الطاقتين معاً ، وهذا المقدار ثابت لا يتغير لهذا الجسم سواءَ كان ساكناً أم متحركاً ، حيثُ يمكن أن يتغير مقدار طاقة الوضع وحده زيادةً أو نقصاناً ومقدار الطاقة الحركية زيادةً أو نقصاناً ، إلّا أنّ مجموعهما يبقى ثابتاً ،أي أنّ الطاقة الميكانيكية تبقى ثابتة ومحفوظة .

أمثلة على قانون الطاقة الميكانيكية

السقوط الحر مع إهمال مقاومة الهواء : يكون مقدار طاقة الوضع أكبر ما يمكن عندَ القمة ، حيثُ إنّ الجسم يكون أبعد ما يمكن عن الأرض باعتبارها مرجعاً ، ومقدار الطاقة الحركية يساوي صفراً عندَ هذه النقطة.يكون مقدار الطاقة الحركية أكبر ما يمكن عندَ الوصول إلى الأرض ، حيثُ إنّ الجسم يمتلك أكبر سرعة في هذه اللحظة ، ومقدار طاقة الوضع يساوي صفراً.في أثناء سقوط الجسم تقل طاقة الوضع وتزداد الطاقة الحركية تدريجياً ، و مقدار النقصان في مقدار طاقة الوضع هو ذاته مقدار الزيادة في الطاقة الحركية.مجموع طاقة الوضع والطاقة الحركية ثابت في كل نقطة ، أي أنّ الطاقة الميكانيكة محفوظة في هذا النظام.حركة البندول مع إهمال مقاومة الهواء : عندَ رفع البندول إلى ارتفاع معين مع عدم تركه ، فإنّه يخزن طاقة وضع في هذه الحالة ، ومقدار الطاقة الحركية له تساوي صفراً.عندَ ترك البندول ، تقل طاقة الوضع تدريجياً وتزداد الطاقة الحركية حتّى تصل لأعلى قيمة ممكنة ، حيثُ تكون سرعة البندول تساوي أكبر ما يمكن ، والارتفاع أقل ما يمكن.عندما يكمل الحركة ، فإنّ الطاقة الحركية تقل وتزداد طاقة الوضع تدريجياً حتّى تصل أعلى قيمة لها ، حيثُ تساوي الطاقة الحركية صفراً ويكون البندول في أعلى ارتفاعٍ له.مجموع طاقة الوضع والطاقة الحركية ثابت في كل نقطة ، أي أنّ الطاقة الميكانيكة محفوظة في هذا النظام.

حفظ قانون الطاقة في الفيزياء

ينص قانون حفظ الطاقة على أنه في أي نظام معزول، الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم ولكن يمكن تحويلها من صورة لأخرى و يمكن تحويل الطاقة من صورة إلى أخرى مثل طاقة الحركة يمكن أن تتحول إلى طاقة حرارية ، ولكن ليس ممكنا في نظام مغلق معزول أن تخلق طاقة من نفسها أو تفنى ونقول أن الطاقة تتبع قوانين الانحفاظ .نعرف صورا عديدة للطاقة: طاقة حركة ، طاقة حرارية ، طاقة كهربائية ، طاقة حركية ، طاقة إشعاعية وغيرها ، ويمكن تحولها من صورة إلى أخرى ولكن تبقى الطاقة ولا تفنى كما بينت النظرية النسبية لأينشتاين أن الطاقة يمكن أن تتحول إلى مادة .قانون حفظ الطاقة أو بقاء الطاقة أو انحفاظ الطاقة في الفيزياء، هو قانون ينص على أنّ الطاقة في أي نظام معزول لا تفنى ولا تستحدث، أي أنّها لا تخلق نفسها بنفسها ولا تنتهي، ولكن يمكن تحويلها من شكلٍ إلى آخر، وتتحول الطاقة من شكل إلى آخر بالعديد من الوسائل، حيثُ يمكن أن تتحول الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية عن طريق الاحتكاك، وتتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية أثناء السقوط الحر والكثير من الأمثلة، وهكذا يمكن القول إنّ الطاقة تتبع لقوانين الانحفاظ والتي تعتبر من المبادئ الأساسية في العلوم .