الطاقة الكامنة (الوضع) التثاقلية
Gravitational Potential Energy
- يكتسب جسم ما ، إذا رُفع إلى ارتفاع (h) عن سطح الأرض، طاقة كامنة تثاقلية في موقعه الجديد، وبالتالي يستطيع بذل شغل إذا سُمح له بالسقوط .
- لعل من أشهر الأمثلة على الطاقة الكامنة التثاقلية هي الشلالات، فالمياه في أعلاها تملك طاقة كامنة تمكّنها من بذل شغل أثناء هبوطها.
- بالتالي، فإن الطاقة الكامنة في جسم في موقعه حدّدت قدرته على إنجاز شغل.
- لا بد إذا من بذل شغل على الجسم لرفعه إلى موضع معين، فيكتسب بذلك طاقة كامنة
- بالتالي الشغل المبذول على الجسم لرفعه إلى نقطة ما يساوي الطاقة الكامنة له عند هذه النقطة:
- تعبر F عن مقدار القوة المؤثرة في الجسم وتُعادل وزنه، وتعبر h عن ارتفاع الجسم عن سطح الأرض:
- يُلاحظ عند حساب الطاقة الكامنة التثاقلية أنّها تُنسب إلى سطح الأرض، وبذلك تساوي طاقة الجسم الكامنة وهو على سطح الأرض (0 = h) صفرًا.
- يُسمّى مستوى سطح الأرض في هذه الحالة (المستوى المرجعي) أي المستوى الذي نبدأ منه قياس الطاقة الكامنة ، وتساوي الطاقة الكامنة عنده صفرًا لأي جسم.
- من المعروف أن تحديد المستوى المرجعي، اختياري بحت، فأثناء وجودنا في مختبر المدرسة يمكننا اعتبار المستوى المرجعي هو أرضية المختبر ، ونبدأ منها حساب الطاقة الكامنة، على الرغم من أن المختبر قد يكون في الطبقة الثانية من مبنى المدرسة ، وعليه فإن الطاقة الكامنة التثاقلية ترتبط بارتفاع الجسم عن المستوى المرجعي كما في الشكل التالي:
- نستنتج من الشكل السابق أنّ الطاقة الكامنة التثاقلية للحجر لا ترتبط بكيفية الوصول إلى ارتفاع معيّن، ولكن بالمسافة الرأسية بين هذا المكان والمستوى المرجعي.