نقدم لكم اليوم شرحاً حول الطاقة المختزنة في سلك مشدود. فالطاقة التي تختزن في السلك المشدود أو أي جسم آخر تسمى طاقة الوضع، وتظهر هذه الطاقة عندما يتم مد الجسم أو ضغطه. وكرة الفولاذية، على سبيل المثال، تحتوي على طاقة وضع كبيرة، وهي تتواجد عادةً على الارتفاعات العالية. وطاقة الوضع هي خاصية للنظام بأكمله، وليست مقتصرة على الأجسام فقط. لذلك، في هذا المقال، سنشرح الطاقة المختزنة في سلك مشدود.
الطاقة المختزنة في سلك مشدود
أشكال طاقة الوضع
تخزّن الأجسام التي تحتوي على طاقة طاقتها في أجسامها من خلال عدة طرق، وتشمل أشكال طاقة الوضع ما يلي:
- طاقة الوضع الكيميائية: يتم تخزين الطاقة في الروابط الكيميائية في الكيمياء، وتحرر الطاقة من خلال تفاعلات كيميائية تنتج مركبات جديدة أو ضوءًا أو حرارة.
- طاقة الوضع الفيزيائية: في الفيزياء، يتم تخزين الطاقة الوضعية في طاقة الجاذبية أو الطاقة الوضعية المرونية، وينشأ ذلك بوضع جسم يمتلك كتلة في مكان مرتفع عن سطح الأرض. وهناك علاقة طردية بين كتلة الجسم والطاقة المخزنة فيه، حيث تزداد الطاقة المخزنة كلما زادت كتلة الجسم. وعندما يسقط الجسم، تتحرك الطاقة المخزنة داخله وتتحول إلى طاقة حركية.
- طاقة الوضع الكهربائية: في هذه الحالة، يتم تخزين الطاقة في البطاريات بسبب الاعتماد على التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل البطاريات والتي تسبب خللاً في الإلكترونيات والتي تنتج شحنات كهربائية .
قانون طاقة الوضع
عندما ترفع كتلة ما لمسافة معينة عن الأرض، يتم استخدام القانون التالي لحساب طاقة الوضع لذلك الجسم:.)
- يتناسب طاقة الوضع مع الكتلة وارتفاع الجسم وتسارع الجاذبية الأرضية، وبالنسبة للنابض، فإن طاقة الوضع تتناسب مع مقدار الضغط والانبساط في النابض، والقانون هو:
- طاقة الوضع = ثابت النابض × مقدار الضغط أو التمدد
أمثلة على طاقة الوضع
- عندما تكون الكرة ثابتة على الطاولة، فإن لديها طاقة وضع بسبب الجاذبية، ويعود ذلك أيضًا إلى موقعها الرأسي، والذي يؤدي إلى زيادة طاقة وضع الجاذبية التي تكتسبها كلما زادت كتلة الجسم.
- عند سحب سهم القوس، تحتوي الطاقة الوضعية في تلك الحالة على طاقة وضع مرنة، وذلك بسبب تمدده وانضغاطه، وتزداد الطاقة الوضعية بزيادة التمدد.
