628 مشاهدات
في تصنيف فيزياء - الثانوية العامة بواسطة

ماذا يحدث عند عدم حفظ الطاقة الميكانيكية في الأنظمة المعزولة؟

أستنتج الشغل الناتج عن قوي الاحتكاك في غياب حفظ (بقاء) الطاقة الميكانيكية في الأنظمة المغلقة؟

مادة الفيزياء - الصف الثاني عشر - الجزء الأول - الكويت


أسئلة ترند - منصة متخصصة في حل الأسئلة في العلوم، التاريخ، الجغرافيا، الحيوان، الرياضة، الثانوية العامة والاقتصاد مع محتوى مفيد للجميع وإجابات دقيقة وسريعة.

1 إجابة واحدة

0 تصويتات
بواسطة

حفظ (بقاء) الطاقة الميكانيكية في نظام معزول

- الطاقة الكلية هي مجموع الطاقة الميكانيكية والطاقة الداخلية.

- التغيّر في الطاقة الكلية يساوي مجموع التغير في الطاقة الميكانيكية والتغير في الطاقة الداخلية، أي أن:

ماذا يحدث عند عدم حفظ الطاقة الميكانيكية في الأنظمة المعزولة؟

- فلنأخذ نظاماً معزولاً مؤلّفا من الأرض والكرة، ولندرس الطاقة الميكانيكية للكرة أثناء سقوطها سقوطاً حرًّا كما بالشكل التالي:

ماذا يحدث عند عدم حفظ الطاقة الميكانيكية في الأنظمة المعزولة؟

- الطاقة الكلية للنظام محفوظة ، أي أنّ 0 = ΔE، وبإهمال الاحتكاك مع الهواء، نستنتج أن الطاقة الداخلية للنظام لا تتغيّر ، أي أن 0 = ΔU. 

- هذا أن الطاقة الميكانيكية للنظام ثابتة لا تتغيّر بإهمال قوى الاحتكاك مع الهواء (ΔU = 0)،  أي أنّ ΔME = 0 هذا يعني أن:

ماذا يحدث عند عدم حفظ الطاقة الميكانيكية في الأنظمة المعزولة؟

- في الأنظمة المعزولة عندما تكون الطاقة الميكانيكية محفوظة يمكننا أن نستنتج أن:

 التغير في الطاقة الكامنة (الوضع) يساوي معكوس التغير في الطاقة الحركية.

- إنّ دراسة التبادل بين الطاقة الحركية وطاقة الوضع التثاقلية في غياب الاحتكاك في حركة البندول هي أحد الأمثلة والتطبيقات على مبدأ حفظ الطاقة الميكانيكية في الأنظمة المعزولة.

- البندول البسيط هو نظام ميكانيكي يظهر حركة دورية ويتألف من كتلة صغيرة m علقت في خيط طوله L خفيف الكتلة مقارنة بالكتلة المعلقة، 

- ربط طرفه الآخر بحامل عند النقطة 'O كما هو مبين في الشكل التالي:

ماذا يحدث عند عدم حفظ الطاقة الميكانيكية في الأنظمة المعزولة؟

- إن سحب البندول البسيط من موضع الاستقرار ليصنع زاوية θm وليرتفع مسافة h عن المستوى الأفقي المارّ بمركز كتلته G0 عند موضع الاستقرار يجعله يكتسب طاقة وضع تثاقلية تتمثل بالمعادلة التالية:

ماذا يحدث عند عدم حفظ الطاقة الميكانيكية في الأنظمة المعزولة؟

- بالتعويض في المعادلة 1 ، وبما أنّ البندول في هذه الحالة ساكن (لا يتحرّك) ، فإن طاقته الحركية تساوي صفرًا، وعليه نستنتج أن الطاقة الميكانيكية للنظام تساوي :

- بعد إفلات البندول من السكون ، وفي أي لحظة بين نقطة الإفلات والنقطة G0 يكتسب البندول البسيط طاقة حركية ويخسر جزءا من طاقة  الوضع التثاقلية، وعليه نكتب الطاقة الميكانيكية في هذه اللحظة:

ماذا يحدث عند عدم حفظ الطاقة الميكانيكية في الأنظمة المعزولة؟

- عندما يصل البندول إلى النقطة G0 تصبح طاقة وضعه التثاقلية تساوي الصفر وتصبح طاقته الحركية قيمة عظمى وتساوي:

- تصبح الطاقة الميكانيكية تتمثل بالمعادلة:

إن غياب الاحتكاك حول النقطة ’O ومع الهواء ، يجعل الطاقة الميكانيكية للنظام محفوظة أي أن:

- إن تبادل الطاقة الحركية وطاقة الوضع التثاقلية بغياب الاحتكاك بدلالة تغيّر الزاوية يمكن تمثيلها بيانيا كالتالي:

ماذا يحدث عند عدم حفظ الطاقة الميكانيكية في الأنظمة المعزولة؟

- حيث يمثل الخط الأفقى حفظ الطاقة الميكانيكية، بينما يمثل المنحنى الأخضر تغير الطاقة الحركية التي تساوي صفرًا عندما يكون للزاوية θ أكبر مقدار. 

- بينما يمثل المنحنى الأحمر طاقة الوضع التثاقلية والتي تساوي صفرًا عند موضع الاستقرار G0 حيث يكون مقدار h مساويًا لصفر.

اسئلة متعلقة

...