الطاقة الكامنة المرنة Elastic Potential Energy
- الطاقة الكامنة Potential Energy هي طاقة يختزنها الجسم وتسمح له بإنجاز شغل للتخلّص منها .
- هناك طاقة كامنة داخل المركبات الكيميائية وهي موجودة مثلاً في الفحم الحجري، وفي البطاريات الكهربائية، وفي الغذاء الذي تتناوله وغيرها.
- تختزن الأجسام طاقة كامنة تثاقلية مرتبطة بموقعها بالنسبة إلى سطح مرجعي وطاقة كامنة مرنة تسمح للجسم المرن بالعودة إلى وضع مستقرّ بعد أن يتخلص من طاقة أكسبته وضعًا جديدًا قد يكون انكماشاً أو استطالة.
(أ) الطاقة الكامنة المرنة فى النابض (الزنبرك)
- نوضح بالمثال التالي الطاقى الكامنة المرنة لنأخذ زنبركًا مثبتاً من أحد طرفيه ونسحبه بإزاحة Δx من موضع سكونه.
- الشغل المبذول عليه نتيجة القوّة المتغيرة، التي تتناسب طردياً مع استطالته تساوي:
- يختزن هذا الشغل المبذول في الزنبرك على شكل طاقة كامنة مرنة تجعل الزنبرك يعود إلى وضعه الأصلي عند إفلاته.
- بالتالي يمكننا استنتاج اختزان الطاقة المرنة في الأجسام يحدث عند شدّها أو ضغطها أو ليها وهي تساوي الشغل الذي بُذل لتغيير وضعها من وضع مستقر إلى وضع الاستطالة أو الانكماش أو اللي .
- يُحسب مقدار الطاقة الكامنة المرنة بالعلاقة التالية:
(ب) الطاقة الكامنة المرنة فى خيط مطاطي
- أما إذا تم لي جسم مثبت إلى خيط مطاطي مرن بإزاحة زاوية مقدارها Δθ من وضع سكون كما بالشكل التالي:
- فإنّ الطاقة الكامنة المرنة المختزنة في الخيط المطاطي والتي تسمح للنظام بالعودة إلى وضعه الأولي تُحسب بالعلاقة التالية:
- حيث C تساوي ثابت مرونة الجسم المرن
- يعتمد ثابت المرونة C على:
- طول الخيط
- سماكة الخيط
- الخصائص الميكانيكية للجسم المرن
- يقاس ثابت المرونة C بحسب النظام الدولي للوحدات بوحدة N.m/rad2.
- الجدول التالي يوضح المقارنة بين الطاقة الكامنة المرنة فى النابض وفي الخيط المطاطي:
