نتحدث عن الفيزياء والكهرباء الطاقة الكامنة. إنه أحد النوعين الرئيسيين للطاقة وهو المسؤول عن تخزين شيء ما ويعتمد ذلك على موضعه بالنسبة للأشياء الأخرى. كما يعتمد على وجود مجال قوة بداخله وعوامل أخرى. تستخدم الطاقة الكامنة على نطاق واسع في مجال الفيزياء والكهرباء.
لذلك ، سنخصص هذه المقالة لنخبرك بكل ما تحتاج لمعرفته حول هذا الموضوع.
الأنواع الرئيسية للطاقة
على الرغم من أن كل هذا يبدو معقدًا للغاية لفهمه ، فلنرى ما هي الأنواع الرئيسية للطاقة الموجودة.
- الطاقة الحركية: يرتبط بشيء متحرك. على سبيل المثال، تمتلك شفرات طاحونة الهواء طاقة حركية عندما تهب الرياح. فهو قادر على التحول إلى كهرباء إذا كان سيتم استخدامه. لمعرفة المزيد عن هذا النوع من الطاقة، راجع مقالتنا حول الطاقة الحركية.
- الطاقة الكامنة: هو ما يخزن في الشيء ويتغلب عليه من موضعه بالنسبة للأشياء الأخرى. على سبيل المثال، الكرة التي تكون مرتفعة تمتلك طاقة كامنة أكبر من تلك الموجودة على مستوى الأرض.
دعونا نرى كيف يمكن لجسم ما أن يكتسب الطاقة بالطريقتين التاليتين. ولكي نفعل ذلك، فلنتخيل قذيفة مدفع. قبل إطلاق قذيفة المدفع، فإن كل الطاقة التي تمتلكها تكون في شكل طاقة كامنة. تعتمد كمية هذه الطاقة على بعض العوامل مثل الموقع بالنسبة للأجسام الأخرى. عند إطلاق النار، تصبح كل هذه الطاقة حركية لأن البرميل يخرج بسرعة عالية. يخزن المقذوف كمية كبيرة من الطاقة الحركية ولكن كمية أقل من الطاقة الكامنة. عندما يتباطأ، يصبح لديه طاقة حركية أقل، وعندما يصل إلى التوقف الكامل، فإنه يعود إلى الطاقة الكامنة.
أمثلة على الطاقة الكامنة
ولكي نفهم كل هذا بشكل أفضل، دعونا نعطي بعض الأمثلة. دعونا نفكر في الكرات المستخدمة في هدم المباني. عندما تكون الكرة ساكنة تمامًا وغير مستخدمة، فإنها تحتوي على طاقة كامنة مخزنة. تأتي هذه الطاقة من مكان وجودها بالنسبة للأشياء الأخرى. عندما تبدأ الكرة بالتحرك، فإنها تتحرك مثل البندول لتصطدم بالجزء من المبنى الذي سيتم هدمه. إنه في عملية الحركة عندما تبدأ الكرة في الحصول على طاقة حركية. عندما يتحرك ويصطدم بالحائط، فإنه يكتسب طاقة كامنة مرة أخرى وطاقة حركية أقل.
ونحن نمضي رفع الكرة في الارتفاع نقوم بتخزين المزيد والمزيد من الطاقة الكامنة. وذلك لأن جاذبية الأرض تجذب الكرة بقوة أكبر كلما ارتفعت. لذلك، إذا تم تعليق قذيفة المدفع على ارتفاع ثلاثة طوابق، فإنها ستحتوي على طاقة أكبر بكثير من قذيفة ارتفاعها ثلاثة سنتيمترات. من السهل التحقق من كل ذلك نظرًا للتأثيرات التي تحدثها عندما يتم إسقاطها في نفس الوقت. ولهذا يقال أن كمية الطاقة الكامنة لجسم ما تعتمد على موقعه أو قوة الجاذبية المؤثرة عليه.
أنواع الطاقة الكامنة
ونحن نعلم أن الجسم يمكنه تخزين هذا النوع من الطاقة ويمكن تحويله إلى أنواع أخرى اعتمادًا على ما يحدث بعد ذلك. دعونا نرى ما هي الأنواع المختلفة:
- طاقة الجاذبية الكامنة: هي القوة التي يمتلكها الجسم بسبب جذبه للأرض. كلما كان أعلى، كلما زادت الكمية التي يحتويها. إنه ليس الوحيد، حيث أن الطاقة الجاذبية يمكن أن تتفاعل مع جسم آخر أكبر.
- الطاقة الكامنة الكيميائية: هو الذي يقوم بتخزين الشيء حسب ترتيب ذرتين وجزيئتين. نحن نعلم أن الذرات والجزيئات يمكن ترتيبها بشكل مختلف اعتمادًا على حالة الجسم نفسه. ويعتمد أيضًا على تركيبته. تحتوي الجزيئات على روابط كيميائية معينة وقد تسبب تفاعلًا أو لا تسببه. على سبيل المثال، عندما نأكل فإننا نحول الطعام إلى طاقة كيميائية وبعض الأطعمة تولد سعرات حرارية أكثر من غيرها. والشيء نفسه ينطبق على الوقود مثل النفط، الذي لديه القدرة على تخزين كميات كبيرة من الطاقة الكامنة ثم تحويلها إلى كهرباء وحرارة.
- طاقة الوضع الكهربائي: هو ما يمتلكه الجسم اعتمادًا على الشحنة الكهربائية. يمكن أن تكون كهروستاتيكية أو مغناطيسية. يمكن للمركبة تخزين قدر من الطاقة الكامنة الكهروستاتيكية وتوليد تفريغ صغير عند لمسها.
- الطاقة الكامنة النووية: إنه ما يوجد في جسيمات النواة الذرية. هم مرتبطون بالقوة النووية وعندما نكسر هذه الاتحادات نتسبب في الانشطار النووي ونحن نصنع طاقة ضخمة. نحصل على هذه الطاقة من العناصر المشعة مثل اليورانيوم والبلوتونيوم.
الكهرباء والمرونة
هناك أيضًا نوع من الطاقة الكامنة المرنة التي لها علاقة بالخاصية الكهربائية للمادة. المرونة هي ميل الجسم إلى استعادة شكله الأصلي بعد تعرضه لقوى تشوهه. يجب أن تكون هذه القوى أكبر من مقاومتها. ومن الأمثلة على الطاقة المرنة الطاقة التي يمتلكها الزنبرك عندما يتمدد. عند العودة إلى موضعها الأولي، لم تعد هذه القوة مطبقة.
من الأمثلة الواضحة جدًا على الطاقة الكامنة المرنة القوس والسهم. تصل الطاقة المرنة إلى أقصى قيمتها عندما يتم شد القوس عن طريق سحب الألياف المرنة. يؤدي هذا التوتر إلى انحناء الخشب قليلاً، ولكن لا توجد سرعة بعد، وبالتالي لا توجد طاقة حركية. عندما نطلق الخيط ويبدأ السهم في الانطلاق، تتحول الطاقة المرنة إلى طاقة حركية.
كما نعلم ، في الكهرباء نطبق هذا المفهوم أيضًا. ويمكن تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة مثل الحركية والضوء والحرارية وما إلى ذلك. تنشأ كل هذه الاحتمالات نتيجة لتعدد استخدامات الكهرومغناطيسية.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الطاقة الكامنة وخصائصها وكيف تعمل.