كيفية حساب الطاقة الحركية

تنزيل المقال

تنزيل المقال

توجد الطاقة في شكلين مختلفين: طاقة وضع وطاقة حركة. تعرف طاقة الوضع بأنّها طاقة كامنة يمتلكها الجسم نتيجة موقعه بالنسبة لجسم آخر. على سبيل المثال: إذا كنت في أعلى تل، سيكون لديك طاقة وضع أكبر من تلك التي ستمتلكها إذا كنت في قاع التل. أمّا طاقة الحركة فهي الطاقة التي يمتلكها الجسم عندما يكون في حالة حركة. يمكن أن تنتج طاقة الحركة عن الاهتزاز أو الدوران أو التأرجح (الحركة من مكان لآخر) يمكن تعيين الطاقة الحركية لجسم بسهولة باستخدام معادلة تعتمد على كتلة وسرعة هذا الجسم.

الخطوات

جزء 1

جزء 1 من 3:

فهم الطاقة الحركية

تنزيل المقال

1. 
   1
   اعرف قانون حساب الطاقة الحركية. قانون حساب الطاقة الحركية (KE) هو KE = 0.5 x mv². تشير "m" هنا لكتلة الجسم أو قياس لمقدار المادة في الجسم، بينما ترمز "v" لسرعة الجسم أو معدل تغير موقع الجسم.

   • يجب أن يكون الناتج دائمًا بوحدة الجول (J)، حيث يمثل الوحدة القياسية لقياس الطاقة الحركية. واحد جول يكافئ 1 كجم * م²/ث²، (م = متر. ث = ثانية)
2. 
   2
   احسب كتلة الجسم. إذا كنت تحل مسألة والكتلة مجهولة، فسيتعيّن عليك إذًا إيجاد الكتلة بنفسك. يمكن معرفتها عن طريق وزن الجسم على الميزان والحصول على الكتلة بالكيلو جرام (كجم).

   • صفّر الميزان. قبل أن تزن، يجب أوّلًا أن تضبط الميزان عند الصفر. تسمّى عملية ضبط الميزان تلك بالتصفير.
   • ضع الجسم على الميزان. ضع الجسم بلطف على الميزان وسجّل كتلته بالكيلو جرام.
   • حوّل من جرام إلى كيلو جرام إذا لزم الأمر. يجب أن يكون الناتج بوحدة الكيلو جرام في الحسابات النهائية.
3. 
   3
   احسب سرعة الجسم. ستمنحك المسألة غالبًا قيمة سرعة الجسم بين المعطيات. لكن إن لم يكن الأمر كذلك، فيمكنك حساب السرعة باستخدام المسافة التي يقطعها الجسم والوقت المستغرق لقطع تلك المسافة. يعبر عن السرعة بوحدة متر لكل ثانية (م/ث).

   • تعرف السرعة من قانونها وهو الإزاحة مقسومة على الزمن: V = d/t. يجب الانتباه أنّ السرعة كمّية متجهة، ممّا يعني أن لديها مقدار واتجاه. يمثّل المقدار القيمة العددية للسرعة، بينما يعبّر الاتجاه عن اتجاه السرعة أثناء حركة الجسم.
   • على سبيل المثال: يمكن أن تساوي سرعة جسم 80 م/ث أو -80 م/ث بناءً على اتجاه حركة الجسم.
   • لحساب السرعة، اقسم ببساطة المسافة التي قطعها الجسم على الوقت الذي استغرقه لقطع تلك المسافة.

جزء 2

جزء 2 من 3:

حساب الطاقة الحركية

تنزيل المقال

1. 
   1
   اكتب القانون. يظهر قانون حساب الطاقة الحركية (KE) كالتالي: KE = 0.5 x mv². ترمز m هنا لكتلة الجسم وهي قياس لمقدار المادة في الجسم، بينما ترمز "v" لسرعة الجسم أو معدل تغير موقعه بين مكانين.

   • يجب أن تكون إجابتك دائمًا بوحدة الجول (J)، حيث يمثل الوحدة القياسية لقياس الطاقة الحركية. واحد جول يكافئ 1 كجم * م²/ث²
2. 
   2
   عوّض بقيم الكتلة والسرعة في القانون. إذا كنت لا تعرف كتلة الجسم أو سرعته، سيتوجّب عليك إذًا حسابه. إذا افترضنا أنك تعرف قيمة كلا المتغيرين فسنبدأ إذًا في حل المسألة التالية: "احسب الطاقة الحركية لسيدة وزنها 55 كجم تركض بسرعة 3.87 م/ث. بما أنك تعرف وزن المرأة وسرعتها، يمكنك التعويض مباشرةً في المعادلة كالتالي:

   • KE = 0.5 x mv²
   • KE = 0.5 x 55 x (3.87)²
3. 
   3
   حلّ المعادلة. بمجرد أن تكون قد عوّضت بقيم الكتلة والسرعة، يمكنك حل المعادلة حينئذٍ لحساب الطاقة الحركية (KE). ربّع السرعة ثمّ اضرب كل المتغيرات معًا. تذكر أن تكتب إجابتك بوحدة الجول (J)

   • KE = 0.5 x 55 x (3.87)²
   • KE = 0.5 x 55 x 14.97
   • KE = 411.675 J

جزء 3

جزء 3 من 3:

استخدام الطاقة الحركية لحساب الكتلة أو السرعة

تنزيل المقال

1. 
   1
   اكتب القانون. قانون حساب الطاقة الحركية (KE) كالتالي: KE = 0.5 x mv². ترمز m هنا لكتلة الجسم وهي قياس لمقدار المادة في الجسم، بينما ترمز "v" لسرعة الجسم أو معدل تغير موقعه من مكان لآخر.

   • يجب أن تكون إجابتك دائمًا بوحدة الجول (J)، حيث يمثل الوحدة القياسية لقياس الطاقة الحركية. واحد جول يكافئ 1 كجم * م²/ث²
2. 
   2
   عوّض بقيم المتغيّرات المعلومة. قد تعرف الطاقة الحركية والكتلة أو الطاقة الحركية والسرعة. يمثّل التعويض بقيم كل المتغيّرات المعطاة الخطوة الأولى لحل هذه المسألة.

   • مثال 1: ما هي سرعة جسم كتلته 30 كجم وطاقته الحركية 500 J؟
     • KE = 0.5 x mv²
     • " 500 J = 0.5 x 30 x v²"
   • مثال 2: ما هي كتلة جسم يمتلك طاقة حركية مقدارها 100 J وتبلغ سرعته 5 م/ث؟
     • KE = 0.5 x mv²
     • " 100 J = 0.5 x m x 5²"
3. 
   3
   أعد ترتيب المعادلة لحساب قيمة المتغيّر المجهول. استخدم مبادئ الجبر حيث يمكنك حساب قيمة المتغير المجهول من خلال إعادة ترتيب جميع المتغيرات المعروفة ووضعها بجانب واحد من المعادلة.

   • مثال 1: ما هي سرعة جسم كتلته 30 كجم وطاقته الحركية 500 J؟
     • KE = 0.5 x mv²
     • " 500 J = 0.5 x 30 x v²"
     • اضرب الكتلة في 0.5: 0.5 x 30 = 15
     • اقسم الطاقة الحركية على الناتج السابق: 500/15 = 33.33
     • أوجد الجذر التربيعي لمعرفة السرعة: 5.77 م/ث.
   • مثال 2: ما هي كتلة جسم له طاقة حركية 100 J وسرعته 5 م/ث.
     • KE = 0.5 x mv²
     • 100 J = 0.5 x m x 5²
     • ربّع السرعة: 5² = 25
     • اضرب السرعة في 0.5: 0.5 x 25 = 12.5
     • اقسم الطاقة الحركية على الناتج: 100/12.5 = 8 كجم