في ورقة التدريب هذه، سوف نتدرَّب على حساب طاقة الوضع المرنة المخزَّنة في الزنبركات التي ليست عند وضع الاتزان. س١: تحتوي المفاتيح الموجودة بلوحة مفاتيح جهاز كمبيوتر على زنبركات صغيرة تنضغط بمقدار 4. 8 mm عندما يتم الضغط على أحد المفاتيح. في يوم مُعيَّن، تم الضغط 12 500 ضغطة على لوحة المفاتيح. ثابت المرونة لكلِّ زنبرك من الزنبركات الموجودة بالمفاتيح يساوي 2. 5 N/m. ما مقدار الطاقة اللازمة للقيام بهذا العدد من ضغطات المفاتيح؟ س٢: زنبرك ثابته 16 N/m يحتوي على طاقة مُخزَّنة مقدارها 98 J عند تمدُّده. ما مقدار استطالة الزنبرك؟ س٣: خُزِّنت طاقة مقدارها 50 J في زنبرك عند استطالته بمقدار 2. 5 m. ما ثابت الزنبرك؟ س٤: تمدد زنبرك ثابته 80 N/m بمقدار 1. ما مقدار الطاقة المخزَّنة في الزنبرك المتمدد؟ س٥: الكمية 𝐸 هي طاقة الوضع المرنة لزنبرك عند تمدُّده أو انضغاطه. أيُّ المعادلات التالية توضِّح بشكل صحيح العلاقة بين 𝐸 ، وثابت الزنبرك 𝑘 ، والتغيُّر في طول الزنبرك 𝑥 من طوله في حالة الاتزان؟ أ 𝐸 = 1 2 𝑘 𝑥 ب 𝐸 = 1 2 𝑘 𝑥 ج 𝐸 = 1 2 𝑘 𝑥 د 𝐸 = 𝑘 𝑥 ه 𝐸 = 𝑘 𝑥 س٦: يستلقي رجل وزنه 900 N على مرتبة مدعومة بواسطة زنبركات.
وباصتدامه بالأرض تتحول طاقة حركته فورا إلى طاقة حرارية. وهذا يحقق قانون انحفاظ الطاقة. وفي كل نقطة من مسار الحجر أثناء الصعود والهبوط يكون مجموع طاقة حركته وطاقة وضعه ثابتا. أي إذا تزايدت واحدة تنقص الأخرى بنفس القدر. وتـُقاس طاقة الوضع مثلما تقاس طاقة الحركة ، بوحدة كيلوجرام. 2متر. −2ثانية أو جول. [عدل] صور لتحول الطاقة الميكانيكية أ-تحويل ميكانيكي - حراري ، مثل تحول طاقة حركة مركبة الفضاء عند عودتها إلى الأرض ، إذ يُنتج احتكاكها الشديد بالغلاف الجوي حرارة عالية. ب-تحويل ميكانيكي - كهربائي ، مثل عمل المحول الكهربائي تتحول طاقة حركته الدورانية إلى طاقة كهربائية. ج-تحويل ميكانيكي - إشعاعي ، ويتحقق هذا عندما يصدر إلكترونا سريعا شعاعا كهرومغناطيسيا في هيئة فوتون. د-تحويل ميكانيكي - ميكانيكي ، عند اصتدام كرة البلياردو بكرة أخرى ، بافتراض انه تصادم مرن (أي عندما تتحول طاقة الحركة بأكمله إلى طاقة حركة فقط من دون تحول جزء منها إلى طاقة حرارية أو تغير في الشكل (تهشم أو اعوجاج
واطلب من الطلاب تحديد تحولات الطاقة التي تحدث في كل مهمة. التقويم العملية أخبر الطلاب بأنه توجد کرة بولينع کتلتها kg 50 على حامل پبلغ ارتفاعه عن الأرض m 15. واطلب منهم حساب قيمة طاقة الوضع الجذبية لنظام كرة البولنج والأرض، مع استخدام الأرض کمستوی مرجعي طاقة الوضع لا ينطوي مفهوم الطاقة ذاتها على حدوث حركة. فختى الأجسام التي لا تتحرك، يمكن أن يكون لها طاقة. في هذه الحالة، تعرف باسم طاقة الوضع وهي الطاقة المخزنة بسبب التفاعلات بين الأجسام. ومن الأمثلة على طاقة الوضع الطاقة المخزنة بين تفاحة معلقة على شجرة وبين الأرض، تخزن تلك الطاقة بين التفاحة والأرض بسبب قوة التجاذب بينهما من الأمثلة الأخرى على طاقة الوضع الطاقة المخزنة بين الأجسام التي تتصل بعضها ببعض بنابض مضغوط أو شريط مطاطي مشدود طاقة الوضع المرونية إذا شددت شريطا مطاطيا ثم أفلته من يدك، فإنه ينطلق عبر أنحاء الغرفة، وطوال انتقاله في الهواء. يكون له طاقة حركية تنتج عن حركته، فما مصدر هذه الطاقة الحركية؟ کما تنتج طاقة الوضع عن القوى الجذبية تنتج كذلك عن القوى المرونية بين الجسيمات التي يتألف منها شريط مطاطي مشدود. وتعرف الطاقة المخزنة في الشريط المطاطي المشدود أو النابض المخفوظ باسم طاقة الوضع المروئية وهي الطاقة المكونة من خلال انضغاط جسم ما أوشده طاقة الوضع الكيميائية يحتوي الطعام الذي تناوله وكذلك الغازولين الذي تستهلك السيارات على طاقة مخزنة.
مكابح السيارة تتحرك سيارة وزنها 14700 بسرعة 25 m/s ، وفجأة استخدم السائق المكابح ، وأخذت السيارة في التوقف ، كما في الشكل 4-16. فإذا كان متوسط قوة الاحتكاك بين عجلات السيارة والطريق تساوي 7100 N فما المسافة التي تتحركها السيارة قبل أن تتوقف ؟ 60. تتحرك عربة صغيرة كتلتها 15. 0 kg بسرعة متجهة مقدارها 7. 50 m/s على مسار مستو ، فإذا أثرت فيها قوة مقدارها 10. 0N فتغيرت سرعتها وأصبحت 3. 20 m/s. ما مقدار: a. التغير في الطاقة الحركية للعربة ؟ b. الشغل المبذول على العربة ؟ c. المسافة التي ستتحركها العربة خلال تأثير القوة ؟ 61. يتسلق علي حبلا في صالة اللعب مسافة 3. 5 m. ما مقدار طاقة الوضع التي يكتسبها إذا كانت كتلته 60. 0kg ؟ 62. البولنج احسب الزيارة في طاقة الوضع لكرة بولنج كتلتها 6. 4 kg عندما ترفع 2. 1 m إلى أعلى نحو رف الكرات. 63. احسب التغير في طاقة الوضع لخديجة عندما تهبط من الطابق العلوي إلى الطابق السفلي مسافة 5. 50 m ، علما بأن وزنها 505 N ؟