الطاقة الحركية Kinetic Energy
- عندما نبذل قوة كافية على جسم ما فإنه يتحرّك ويكون قادرًا على أن ينجز شغلاً، هذا يعني أنه يمتلك طاقة حركية.
- كلّما تحرّك الجسم بسرعة أكبر يعني ذلك أنه يمتلك طاقة حركية أكبر.
- الطاقة الحركية Kinetic Energy يعرف على أنها شغل يُنجزه الجسم بسبب حركته.
- تتوقف الطاقة الحركية لجسم ما أثناء حركته على مسار مستقيم على كتلة الجسم ومقدار سرعته الخطية التي يتحرّك بها.
(أ) الطاقة الحركية لكتلة نقطية
تُحسب الطاقة الحركية الخطية للجسم النقطي باستخدام المعادلة التالية:
- حيث تمثل m كتلة الجسم المتحرّك ويُعبَّر عنها بوحدة kg
- تمثل v سرعة الجسم الخطية ويعبر عنها بوحدة m/s
- أما الطاقة الحركية فتقاس بوحدة الجول (J)
(ب) الطاقة الحركية لنظام مؤلف من كتل نقطية
- إذا أردنا حساب الطاقة الحركية لنظام يتألّف من مجموعة كتل نقطية نجمع الطاقة الحركية لكلّ كتلة نقطية في النظام كما في الشكل التالي:
أي:
(جـ) الطاقة الحركية لجسم صلب
- بما أن جميع الكتل النقطية للجسم الصلب المتحرّك على مسار خطي ، والتي تشكل كتلته M، تتحرّك بالسرعة الخطية نفسها كما بالشكل التالي:
- تُمثل الطاقة الحركية لهذا الجسم بالعلاقة الرياضية التالية:
أي أن الطاقة الحركية للجسم الصلب المصمت تساوي:
- ملاحظة: إذا كان النظام مؤلفًا من أكثر من جسم مصمت فإنّ الطاقة الحركية للنظام تساوي مجموع الطاقات الحركية لكل الأجسام المصمتة المكونة له .
(د) الطاقة الحركية لجسم صلب يدور
- إذا دار الجسم الصلب حول محور كما في الشكل التالي:
فإنّ جميع نقاطه ستملك السرعة الدورانية نفسها، وستبلغ سرعة أي نقطة كتلتها m تبعد مسافة r عن مركز الدوران
- بتعويض مقدار السرعة في معادلة الطاقة الحركية :
- لكن الكمية الفيزيائية (
) تمثل القصور الذاتي الدوراني لنظام حول محور الدوران ويُرمز لها بـ I بالتالي، نكتب معادلة الطاقة الحركية لجسم صلب يدور حول محور ثابت على الشكل التالي:
- ملاحظة: يختلف القصور الذاتي الدوراني لجسم ما باختلاف شكله و محور دورانه.
- يحتوي الجدول التالي على مقدار القصور الذاتي الدوراني لبعض الأجسام لاستخدامها عند الحاجة في إيجاد الطاقة الحركية الدورانية لهذه الأجسام.
