الدرس الثانى ... الطاقه فى حياتنا

الطاقـة فى حياتنـا
تعريف الطاقة :
- هى القدرة على بذل شغل .
صور الطاقة :
(طاقة كهربية وطاقة ضوئية و طاقة نووية و طاقة حرارية الطاقة الميكانيكية )
الطاقة الميكانيكية :
الطاقة الميكانيكية = طاقة الوضع + طاقة الحركة
أولاً : طاقة الوضع
تعريف طاقة الوضع
هى الطاقة التى تختزن فى الجسم نتيجة وضعه فى موضع معين بالنسبة لوضعه العادي
حساب طاقة الوضع :
عند رفع جسم كتلته ( ك ) كجم مسافة رأسية لأعلى مقدارها (ف) متر فإن :
طاقة وضع الجسم
تقدر بمقدار الشغل الذى يبذله الجسم عند تركه يسقط لأسفل ( من هذا الارتفاع إلى سطح الأرض )
طاقة الوضع للجسم = الشغل الذى يبذله الجسم ليسقط على سطح الأرض
عندما يتحرك الجسم فى نفس اتجاه القوة تكون  = صفر
W= F d cos 
 =0 , cos =cos0= 1
W=Fd×1 F= gm
W= Fd =g m d
PE= g m d حيث (m) : كتلة الجسم
(g) : عجلة الجاذبية
(d) : الارتفاع
وحدات قياس ومعادلة أبعاد طاقة الوضع :
Joul= N .m = kgm2/t2
العوامل التى تتوقف عليها طاقة الوضع :
1- كتلة الجسم 2- عجلة الجاذبية 3- الارتفاع الرأسى
مثــل :
1- شد سلك زنبزكى فيستطيل 2- رفع جسم مسافة لأعلى
3- ثمار الأشجار 4- زنبرك الساعة
علل : ثمار الأشجار فى مواضعها بها طاقة وضع
- هذه الطاقة تجعلها تبذل شغل عندما تسقط لأسفل على سطح الأرض .
علل : زنبرك الساعة به طاقة وضع
- هذه الطاقة تجعلها تبذل شغل عندما تعمل الساعة
طاقة الحركة
تعريف طاقة الحركة
- مقدار الشغل المبذول لتحريك جسم .
- الطاقة الموجودة فى الأجسام المتحركة .
حساب طاقة الحركة
- نفترض أن لدينا جسم كتلة ( ك كجم ) أثرت عليه قوة قدرها ( F N ) لتحركه مسافة قدرها
( Xm ) على خط عمل القوة . على خط عمل القوة .
- بفرض أن الجسم بدء الحركة من سكون Vo=0 ، وأصبح سرعته النهائية Vt
- Vt2=Vo2+2aX
- Vo=0
- Vt2=2aX
- X=
بضرب طرفي المعادلة فى) F)
- F X= ½ × Vt2
- m =
- FX= ½mV2
- KE= ½ mV2 حل آخر :
- Vt2=Vo2+2aX
- Vo=0
- Vt2=2aX
" بضرب طرفي المعادلة فى ½ ك "
- ½m Vt2= ½ m 2aX
- ½m Vt2 = m a X
حيث m : كتلة الجسم،
V: سرعة الجسم

*تعيين طاقة الحركة عملياً :
*تجربة :
1- ضع ركاب معلوم الكتلة على وسادة هوائية .
2- ثبت طرف الركاب فى قائمين ثابتين بواسطة خيط مرن .
3- حرك الركاب للخلف مسافة معينة أب .
4- اترك الخيط المرن فيندفع الركاب عائد إلى وضعه الأصلي .
5- عين سرعة الركاب بواسطة ساعة كهربية وخلية كهر وضوئية وذلك عن طريق :
أ - قياس المسافة أب التى قطعها الركاب
ب- حساب الزمن الذى يقطع فية الركاب المسافة أب
السرعة = المسافة / الزمن
6- كرر العمل السابق عدة مرات مع تغيير كتلة الركاب وعين سرعة الركاب كل مرة مع مراعاة أن يكون الشغل المبذول على الركاب ثابت .
7- ارسم علاقة بين مربع السرعة على المحور الأفقي ومقلوب الكتلة على المحور الرأسى .
الملاحظة :-
-نحصل على خط مستقيم
-ميل الخط المستقيم = ضعف طاقة الحركة
V2  1/m
V2=constant × 1/m
- المقدار الثابت = ضعف طاقة الحركة
constant = 2 KE
V2=2 KE × 1/m
2 KE = V2 m
KE= ½m V2
- طاقة الحركة = ½ ميل الخط المستقيم بين مربع السرعة والكتلة
العوامل التى تتوقف عليها طاقة الحركة :
أ - كتلة الجسم ب- مربع سرعة الجسم
* تتناسب طاقة الحركة طردياً مع : 1- كتلة الجسم 2- مربع سرعته
الطاقة الميكانيكية
= PE + KE=½ m V2 + g m d
مسائل على طاقة الوضع وطاقة الحركة
1-ما طاقة الوضع التى تكتسبها قطعة فولاذية كتلتها 50 kg إذا رفعت 5 أمتار علما بان شدة مجال الجاذبية = 9.8 m/s2
PE= g m d = 9.8 × 50 ×5 = 2450 J
======================================================
2- احسب طاقة حركة جسم كتلته 100 كجم يتحرك بسرعة 4 م/ث
KE=½ m.V2 =½ ×100 × 16 =800 J
======================================================
3-إذا علما أن شدة مجال الجاذبية = 10 m/s2 احسب الزيادة فى طاقة الوضع لشخص كتلتة70 kg عندما يتسلق جبلا ارتفاعة 60 m
PE= g .m. d = 10 × 60 ×70 = 42000 J
======================================================
4-يتكون مخلوط الهواء من خليط جزيئات غازية فى حالة حركة مستمرة بسرعة 500 m/s إذا كانت كتلة الجزيء الواحد kg 4.6 ×10-26 أوجد طاقة حركة الجزيء الواحد
KE=½ m.V2 =½ × 2500 × 4.6 ×10 -26 = 575 ×10 -22 J
======================================================
5-أوجد طاقة حركة جسم وزن 1 N سقط سقوط حرا من مسافة 16 m إذا علمت أن g =9.8m/s2
m= = 1 / 9.8 = 0.102 kg
Vt2=Vo2 + 2a X =0 + 2×9.8 × 16= 17.7 m/S
KE=½ mV2 =( ½)× 0.102 × (17.7)2= 15.98 J
======================================================
6- طلقة بندقية كتلتها 01, كجم وسرعتها 600 م/ث أعرضها لوح خشب سمكة 08, متر إذا كانت سرعة الطلقة عند خروجها 400 م/ث احسب :- - التغير فى طاقة حركة القذيفة
-الشغل المبذول أثناء اختراق الطلقة لوح الخشب و متوسط قوة مقاومة الخشب للطلقة
إيجاد التغير فى طاقة حركة القذيفة
 KE = ½m ( Vt2-Vo2)
=( ½)× 0.01 ) (400)2 – (600) 2) = ( ½) × 0.01(160000- 360000)
= ( ½) × 0.01 ×-20000 = -1000 J
حساب الشغل المبذول أثناء اختراق الطلقة لوح الخشب
الشغل المبذول أثناء اختراق الطلقة للقذيفة = التغير فى طاقة الحركة
= -1000 جول
حساب متوسط قوة مقاومة الخشب للطلقة
F .d = ½m ( Vt2-Vo2) = -1000
F ×0.08 = -1000
F= -1000/0.08 = -12500 N
6- قوة مقدارها 24 نيوتن تؤثر باستمرار على جسم كتلته 75 كجم فى اتجاة يميل على الأفقي بزاوية 60 درجة احسب سرعة الجسم بعد أن يقطع مسافة 30 متر
F. d .cos θ = ½ m V2
24 ×30 x( ½) = ( ½) ×75 ×V2
V2= 24 ×30 / 75 = 3.098 m/s
======================================================
8-رصاصة كتلتها 6  10 -3 kg ، وسرعتها 350 m/s لحظة إطلاقها أفقيا نحو قطعة من الخشب سمكها 0.03 m ، فإذا كانت سرعة الطلقة لحظة خروجها 250 m/s . احسب : ( أ ) التغير في طاقة حركة الطلقة .( ب) الشغل المبذول أثناء اختراق الطلقة لقطعة الخشب . (جـ) متوسط مقاومة قطعة الخشب للطلقة ..
التغير فى طاقة الحركة
m= 6  10 -3 kg ,Vo=350 m/s ,d=0.03 m ,Vt= 250 m/s
 KE =( ½)m ( Vt2-Vo2) =( ½)x 6 x 10 -3 [(250)2-(350)2
= 3x10-3 x[62500 -122500]
 KE =3x10-3 [-60000]=3x -60=-180 J
-الشغل المبذول يساوى التغير فى طاقة الحركة = -180J
-متوسط مقاومة قطعة الخشب للطلقة
F . d = ½m ( Vt2-Vo2) = -180
F x 0.03 = -180
F=-180/ 0.03=-6000 n
======================================================
9-مقذوف ناري كتلتة 20 kg يتحرك بسرعة 600 m/s وقد اكتسبت الرصاصة هذة السرعة خلال مرورها فى ماسورة طولها 3 m احسب القوة المتوسطة المضادة للرصاصة
F .d = ½m V2
F×3 =( ½) × 20 ×360000 = 12 ×10 5 N
======================================================
10-أطلقت رصاصة كتلتها 0.1 g من بندقية نصف آلية طول ماسورتها متر واحد ، فإذا كان قوة ضغط الغاز داخل الماسورة يعادل 80  10 2 N ، فاحسب سرعة انطلاق الرصاصة من القذيفة.
m=0.1 kg ,d=1m ,F=80  10 2 N
F .d = ( ½) m V2
80  10 2 x 1 =( ½)x 0.1 x V2
V2 = 80X102X1/0.5X0.1=160000 ,V=400m/s
======================================================

11-الشكل المقابل يوضح العلاقة بين السرعة والزمن لسيارة كتلتها 1000 كجم تتحرك فى خط مستقيم خلال 6 ثوانى
1- وضح نوع الحركة خلال :-
أ- الأربع ثواني الأولى
سرعة منتظمة لان الجسم يقطع إزاحات متساوية
فى أزمنة متساوية
ب-خلال الثانيتين الأخيرتين
عجلة تقصيرية لان سرعة الجسم تقل تدريجيا
بمقدارة 5 م /ث كل ثانية
2-احسب العجلة التى تتحرك بها السيارة من (أ إلى ب ) ثم من (ب إلى ج)
العجلة من (أ) إلى (ب) =صفر
العجلة من (ب) إلى (ج) =
a = = - 10 m/s2
3-احسب القوة فى كل حالة
القوة من (أ) إلى (ب) =صفر
القوة من (ب) إلى (ج )
F=m a =1000 x-10=-10000 N
5-احسب المسافة التى قطعتها السيارة
X= 4x20+0.5x2x20 =80+20=100m
6-احسب الشغل المبذول خلال المسافة من (ب) إلى (ج)
Xمن (ب) إلى (ج) = 0.5 x 2x20=20m
W=F . X =10000 X20=2 X105 J
4-احسب التغير فى طاقة حركة السيارة من (ا) إلى (ب) وهل هناك شغل مبذول ام لا
=صفر ولا يوجد شغل مبذول لأنة لا يوجد عجلة و لا يوجد قوة
======================================================
12-جسم متحرك بكمية تحرك 100 kgm/s اذا كانت طاقة حركتة 500J اوجد كتلتة والسرعة التى يتحرك بها الجسم
mV =100 kgm/s
( ½)mV2=500 J
( ½) (mV) V=500
( ½)x100x V=500
100V=1000 V=10m/s
mV= 100
10 m=100
m=10 kg
======================================================

» الدرس الثانى... الطاقه الكهربيه و الحراره المتولده
» الدرس الثانى ... القانون الثانى لنيوتن
» الدرس الخامس ... الاحماض العضويه فى حياتنا
» الدرس الاول ... قوانين بقاء الطاقه
» الدرس الثالث ... قانون بقاء الطاقه