الطاقة الميكانيكية

هذه تبدو كأرجوحة. نعم، إنها أرجوحة. لكن ليس ذلك فحسب. إنها أيضا تجربة فيزيائية. عندما تكون الأرجوحة بهذا الوضع، تكون مشحونة بالطاقة. لأنها مكانها مرتفع عاليا، فيمكنها الهبوط نزولا، بدون الحاجة لإضافة أي طاقة لها. لدينا الإمكانية لتحرير تلك الطاقة. لذا سمكن تسميتها بالطاقة الكامنة. نقوم بترك الأرجوحة لنُحرر الطاقة الكامنة. توقف هنا! الأرجوحة الآن في أدنى مستوى لها، وليس لديها أية طاقة كامنة. لكنها تتحرك، لذا لديها شكل آخر من الطاقة: الطاقة من الحركة، والمصطلح الدقيق لها هو الطاقة الحركية. حسن، شغل الفيلم. توقف هنا بالضبط! الطاقة الحركية دفعت الأرجوحة للأمام والأعلى، ضد قوة الجاذبية. ما نوع الطاقة التي لدى الأرجوحة الآن؟ طاقة كامنة! تتغير طاقة الأرجوحة ما بين الكامنة والحركية ذهابا وإيابا. عند هذه النقطة المرتفعة لديها طاقة كامنة فقط، وعند هذه النقطة المنخفضة لديها طاقة حركية فقط. أنظر لهذا الرسم. عندما تكون الطاقة الكامنة في أعلى مستوياتها، تكون الطاقة الحركية في أدنى مستوياتها، والعكس. إجمالي طاقة الأرجوحة -- أي مجموع الطاقتين الكامنة والحركية -- هو ثابت. إنه محفوظ، وهذا يسمى بالطاقة الميكانيكية. الطاقة الميكانيكية تساوي الطاقة الكامنة زائد الطاقة الحركية، والطاقة الميكانيكية محفوظة. أو، حسناً. ليست محفوظة تماما. تتحرك الأرجوحة ذهابا وإيابا، لكن تُبطئ قليلا، بفعل الاحتكاك ومقاومة الهواء. تتحول بذلك بعض الطاقة الحركية إلى حرارة. لهذا تتوقف الأرجوحة بعد فترة. إلا إذا دفعتها بالطبع. لكنك تملأها بطاقة حركية جديدة إن دفعتها. إذا، يمكننا قول التالي: الطاقة الميكانيكية في النظام محفوظة، لكن يمكن أن تنقص بفعل الاحتكاك، ويمكن أن تتغير بفعل قوى خارجية. هذا قطار ملاهي. أو كما نرى: مثال ممتاز لحفظ الطاقة الميكانيكية. أولا، نسحب العربات لأعلى التلة. إنها الآن مشحونة تماما بالطاقة الكامنة. ثم نتركها، وتقوم الجاذبية بدورها. طاقة حركييية، كااااامنة، حركييية، كاااااااااااااامنة. حركية - كامنة - حركية. قطار الملاهي له قدر قليل فقط من الاحتكاك ومقاومة الهواء، لذا فالطاقة الميكانيكية ثابتة تقريبا. هذه تجربة أخرى. المقلاع. ماذا إن تركت قيم المقلاع هنا؟ أوووبس. هذه أيضا طاقة كامنة. لكنها تعمل بطريقة مختلفة. الطاقة الكامنة في كل من الأجوحة وقطار الملاهي، تتوقف على مدى ارتفاع تلك الأشياء. كانت هناك إمكانية سحبها للأسفل بفعل الجاذبية. لذا نسميها طاقة الجاذبية الكامنة. لكن الطاقة الكامنة في المقلاع ليس لها علاقة بالجاذبية. الطاقة هنا مُخزنة في شريط مرن متمدد. هذه طاقة مرونة كامنة، ويمكن أيضا تحويلها لطاقة حركية. آآآآآه! طاقة كامنة زائد طاقة حركية يساوي طاقة ميكانيكية.