انرژی به چند دسته تقسیم می شود ؟

در اولین بخش فیزیک اول دبیرستان،با فصل انرژی آشنا می شویم و اغلب معلم ها به بیان انواع صورت های انرژی می پردازند.با تمام صحبت ها و تدریس های همکاران محترم همواره این سوال در ذهن دانش آموز ایجاد می شود که انرژی به چند دسته کلی تقسیم می شود.

غالب افراد به بیان این موضوع می پردازند که انرژی به دو دسته کلی تقسیم می شود،پتانسیل و جنبشی و سایر انرژی ها را نوعی از این انرژی می پندارند.

از این رو در این نوشته می خواهیم اندکی دقیق تر به این موضوع بپردازیم.

انرژی به طور کلی یا به صورت تابش یا نورانی  (حاصل از امواج الکترومغناطیسی که می تواند با محیط مادی برهم کنش داشته باشد و به صورت های دیگر تبدیل شود) و یا به صورت انرژی مکانیکی (این انرژی با ماده سروکار دارد و تابعیت حرکت و مکان را دارا می باشد) می باشد.

از سوی دیگر انرژی مکانیکی،هم به چند صورت عمده تقسیم می شود،انرژی جنبشی (اجسام در حال حرکت)،انرژی گرمایی (وقتی که دو جسم با دماهای مختلف کنار هم قرار گیرند،انرژی از جسم گرم تر به جسم سردتر منتقل می شود)،انرژی صوتی (این انرژی برای انتشار نیاز به محیط مادی دارد و معمولا به صورت انرژی جنبشی مولکولهای هوا یا محیط پیرامون آن انتشار و ظاهر می شود) و انرژی ذخیره ای یا پتانسیل (که در جسم ذخیره می شود و در صورت نیاز مورد مصرف قرار می گیرد این انرژی نسبت به یک وضعیت اولیه سنجیده می شود.مثلا کتاب روی میز نسبت به میز انرژی پتانسیلش صفر است اما نسبت به کف اتاق دارای انرژی پتانسیل می باشد).

بیشترین تنوع در انرژی پتانسیل رخ می دهد و در حقیقت آنچه ما به عنوان انواع انرژی بیان می کنیم،در حقیقت انواع انرژی پتانسیل می باشد.از جمله این انرژی ها می توان به انرژی مغناطیسی،گرانشی،کشسانی،شیمیایی، الکتریکی اشاره کرد.

حال با توجه به صحبت های بالا،آیا می توانید بگویید استفاده از کدام نوع یا انواع انرژی در خلاء کاربرد بیشتری دارد؟برای نظر خود چه استدلالی دارید؟

در ادامه می توانید نقشه مفهومی انرژی را که توسط استاد گرانقدر خلیلی بروجنی تهیه شده است،دانلود کنید.

  [ داود رجبی ]

کار (1)

به نام خدا

در این قسمت درباره ی کار صحبت خواهیم کرد

---

کار

دانستیم کار یکی از روش های انتقال انرژی است و از لحاظ تعریفی کار حاصلضرب نیرو در جابه جایی است، همچنین دانستیم که مقدار انرژی را که به صورت کار به یک جسم منتقل می شود از رابطه ی زیر بدست می آید :

جابه جایی × نیرو = کار

که به زبان ریاضی بیان نمودیم:

W = F.d

در ادامه نیز دانستیم که یکای انرژی ژول است و یکای کار نیز چون روشی برای انتقال انرژی است ژول می باشد.

حال که با این مبحث آشنا شدید به سوالات زیر توجه کنید:

_ یک ژول کار به چه معناست ؟

پاسخ : هنگامی که به جسمی 1 نیوتون نیرو وارد کنیم و آن جسم 1 متر جابه جا شود 1 ژول کار صورت گرفته است ( و در واقع 1 ژول انرژی جسم منتقل شده است)

_ بر روی کدام یک از موارد زیر کار بیشتری صورت گرفته است ؟

1) جسمی که به آن 10 نیوتون نیرو وارد می شود و 2 متر جابه جا می شود.

2) جسمی که به آن 5 نیوتون نیرو وارد می شود و 4 متر جابه جا می شود.

پاسخ: طبق رابطه ی بالا کاری که بر روی هر دو انجام شده است برابر است.( در واقع انرژی ای که از طریق کار  بر هر یک منتقل شده است برابر است )

---

 رابطه ی دقیق تری برای کار

 نیرو و جابه جایی دو کمیت برداری هستند و هنگام انجام کار می توانند با یکدیگر زاویه بسازند . تجربه نشان می دهد که کار به کسینوس زاویه ای که میان بردار نیرو و جابه جایی وجود دارد بستگی دارد.

نکته : برای آنکه با کسینوس آشنا شوید به مطالعه ی مثلثات بپردازید.

نکته: در جدول زیر کسینوس چند زاویه ی مهم آورده شده است.

کسینوس زایه	زاویه
1	0 درجه
0.86	30 درجه
0.7	45 درجه
0.5	60 درجه
0	90 درجه
0.5 -	120 درجه
0.7 -	135 درجه
0.86 -	150 درجه
1-	180 درجه

اگر بخواهیم رابطه ی کار را کامل تر کنیم باید رابطه را به شکل زیر بازگو کنیم :

کسینوس زاویه میان نیرو و جابه جایی × جابه جایی × نیرو = کار

و به زبان ریاضی چنین می گوییم:

W = F.d.cosΘ

نکته : Θ یکی از حروف یونانی است که آن را با نام (( تتا )) می شناسیم. معمولا در روابط برای نشان دادن زاویه از حروف یونانی استفاده می شود.

با توجه به جدول بالا به سوالات زیر پاسخ دهید.

_ جسمی را با طناب می کشیم ، هنگامی که جسم به حرکت در می آید جهت جابه جایی با طناب زاویه 60  درجه را می سازد . اگر نیرویی که به جسم از طریق طناب وارد می سازیم 20 نیوتون باشد و جسم 10 متر جابه جا شود ، تعیین کنید که چند ژول کار بر روی جسم انجام شده است. ( از شکل زیر می توانید استفاده کنید )

پاسخ : طبق رابطه ی W = F.d.cosΘ چون F=20 N و d = 10 m و همچنین زاویه میان این دو 60 درجه است ( و کسینوس 60 درجه 0.5 است ) داریم:

W = 20 × 10 × 0.5

در نتیجه W = 100 J

بنابراین کاری که بر روی جسم انجام می شود 100 ژول است .

حال فرض کنید که نیرو با جابه جایی زاویه اش صفر باشد ( یعنی جهت جا به جایی با جهت نیرو یکسان باشد) در این صورت چون کسینوس زاویه صفر درجه ، یک است داریم:

W = 20 × 10 × 1

در نتیجه W = 200 j

بنابراین نتیجه می گیریم که اگر زاویه  میان نیرو و جابه جایی صفر باشد کاری که بروی جسم صورت گرفته دو برابر هنگامی است که زاویه میان نیرو و جابه جایی 60 درجه است.

در ادامه با مبحث توان آشنا می شویم.

کار (2)

به نام خدا

پایه و اساس فیزیک انرژی است ، تا زمانی که ندانید انرژی چیست ، زیبایی فیزیک را درک نمی کنید

---

انرژی

به طور کلی عالم از ترکیب انرژی و ماده تشکیل شده است ، ماده چیزی است که می توان دید ، بویید ، حس کرد ، ماده جرم دارد و فضا را اشغال می کند.( یعنی حجم دارد )اما انرژی چیزی است که بتواند در وضعیت ماده تغییر  بوجود بیاورد ، انرژی همانند جسم مادی نیست و غالبا انواع انرژی را نمی توان دید ، بویید یا حس کرد.( اگر هنوز مفهوم انرژِی را نفهمیدید نگران نباشید و ادامه ی مطالب را مطالعه کنید )

برای آنکه با مفهوم انرژی آشنا شوید به مثال های زیر توجه کنید :( یادتان باشد که انرژی را فقط با مثال می توان توصیف کرد )

_ ذوب شدن یخ : هنگامی که یخ از حالت جامد به مایع تبدیل می شود ، وضعیتش تغییر کرده است ، این تغییر وضعیت بدلیل آن است که به یخ گرما ( در ادامه با ارتباط گرما وا نرژی  آشنا می شویم ) داده شده است. در واقع انرژی باعث تغییر وضیعت یخ شده است.

_ حرکت توپ : توپ در حال عادی ساکن است اما هنگامی که بازیکنان به توپ ضربه می زنند توپ به حرکت در می آید و وضعیتش تغییر می کند . این تغییر و ضعیت بدلیل اعمال کار ( در ادامه با ارتباط کار با انرژی آشنا می شوید) به توپ است. در واقع انرژی باعث تغییر وضعیت توپ شده است.

_ تبخیر آب : هنگامی که آب به بخار تبدیل می شود ، وضعیتش تغییر کرده است ، این تغییر وضعیت بدلیل اعمال گرما است ، در واقع انرژی باعث تغییر وضعیت آب شده است.

در مثال های بالا انرژی باعث تغییر وضعیت ماده شده است ، اما سوالی که پیش می آید این است که کار و گرما چیست و چه ارتباطی با انرژی دارد؟

پاسخ :

_کار نوعی روش انتقال انرژی است که باعث تغییر مکان و جابه جایی اجسام می شود. به طور دقیق تر می توان گفت که همه ی اجسام ساکن هنگامی به حرکت در می آیند که کار به آنان وارد گردد.

_ گرما نیز نوعی روش انتقال انرژی است که به دلیل اختلاف دمای میان اجسام بوجود می آید.به طور دقیق تر می توان گفت که هنگامی که میان دو جسم اختلاف دما بوجود می آید ، انرژی ای از جسمی که دمایش بالاتر است به جسمی که دمایش پایین تر است روان می گردد که به آن گرما می گوییم.( در مثال های بالا توجه کنید که اختلاف دما باعث روان شدن انرژی شد ، مثلا در اولین مثال اختلاف دمای میان محیط و یخ باعث روان شدن انرژی از محیط به یخ و ذوب شدن یخ شد.)

نکته : کار و گرما دو راه برای انتقال انرژی هستند.

انرژی در طبیعت در صورت های مختلفی وجود دارد . برخی از صورت های انرژی عبارتند از انرژی هسته ای ، انرژی الکتریکی ، انرژی جنبشی ، انرژی پتانسیل گرانشی و ... ، در آینده در مورد این مباحث صحبت خواهیم کرد.

حال که با مفهوم انرژی آشنا شدید با روش های انتقال آن به طور کامل آشنا می شوید . ( فعلا فقط به مطالعه ی کار می پردازیم و با مبحث گرما در آینده آشنا می شویم )

کار

از لحاظ تعریفی کار حاصلضرب نیرو در جابه جایی است . اما از آنجایی که این تعریف از لحاظ مفهومی چندان جالب نیست آن را به صورت زیر تعریف می کنیم :

((کار یکی از روش های انتقال انرژی به اجسام است))

هنگامی که بر روی جسمی کار انجام می دهیم ، برایمان مهم است که چقدر انرژی را به این جسم انتقال داده ایم . طبق روابط فیزیکی از راه زیر می توانید مقدار کاری را که بر روی جسم انجام داده اید بدست آورید :

نیرو × جابه جایی = کار

و به زبان ریاضی داریم :

W = F.d

نکته ( بسیار مهم ) : یکای انرژی در فیزیک ژول است که آن را با نماد J نشان می دهیم و از آنجا که کار و گرما در انتقال انرژی نقش دارند یکای آن ها نیز ژول می باشد.

نکته : مفهوم ((کار)) را در فیزیک با کلمه ی ((کار))ی که روزمره از آن استفاده می کنید اشتباه نگیرید.

نکته:اگر بر جسمی نیرو وارد شود و هیچ جابه جایی ای صورت نگیرد کار صفر است و هیچ انرژی ای به جسم منتقل نمی شود

در ادامه با رابطه ی بالا به طور مفصل تر آشنا می شویم.

توان و انرژی پتانسیل

به نام خدا

در این قسمت درباره توان و انرژی پتانسیل که یکی از صورت های انرژی است صحبت خواهیم کرد.

انرژی موجود در باتری الکتریکی ، انرژی پتانسیل است

---

 

توان

در قسمت های قبل هنگامی که با مفهوم کار که یکی از روش های انتقال انرژی به اجسام بود آشنا شدیم در مورد زمان انجام گرفتن کار صحبتی نکردیم . به طور مثال هنگامی که می خواهیم 50 ژول کار بر روی جسمی انجام دهیم می توانیم این کار را در مدت 1 ثانیه و یا در مدت یکسال انجام دهیم!

با توجه به مثال گفته شده به مفهوم جدیدی به نام توان می رسیم که درباره ی زمان انجام شدن کار بحث و تحقیق می کند. توان را می توان به شکل زیر تعریف نمود :

(( توان مقدار کاری است که در واحد زمان صورت می گیرد ))

نکته : از آنجایی که توان انواع مختلفی از جمله  توان گرمایی ، خورشیدی ، الکتریکی و ... دارد . آن را به شکل کامل تری که درباره تمام انواع توان صحیح باشد تعریف می کنیم :

(( توان  مقدار انرژی ای است که به یک جسم در واحد زمان تحویل داده می شود ))

این تعریف در مورد تمام انواع توان ها درست می باشد .

طبق رابطه ی زیر می توانید مقدار توان را بدست آورید :

بازه زمانی / مقدار کار انجام شده = توان

که به زبان ریاضی به صورت زیر آن را بازنویسی می کنیم :

P = W/t

نکته : یکای توان ژول بر ثانیه است ( J/s) که آن را به اختصار وات ( W ) می نامند.

نکته : هنگامی که می گوییم توان 1 وات است منظور این است که در هر ثانیه ، 1 ژول انرژی به جسم منتقل می شود.

---

انرژی پتانسیل

در قسمت های قبل با مفهوم انرژی آشنا شدید و دانستید که انرژی صورت های مختلفی دارد ، یکی از صورت های انرژی ، انرژی پتانسیل است در این قسمت با مفهوم این انرژی آشنا می شوید.

جسم می تواند به واسطه ی مکانش انرژی را در خود ذخیره کند . به این نوع انرژی که در جسم ذخیره شده و آماده ی بهره برداری است انرژی پتانسیل می گویند. پتانسیل از نظر لغوی  به معنای توانایی انجام دادن کار است و این تعریف با فیزیک سازگار است ، زیرا هنگامی که جسمی  انرژی را در درون خود ذخیره می کند توانایی انجام دادن کار را دارد . برای آنکه بهتر متوجه شوید به مثال زیر توجه کنید :

هنگامی که فنری را فشرده می کنید این فنر انرژی را در درون خود ذخیره می سازد ( در واقع این فنر دارای انرژی پتانسیل می شود ) ، هنگامی که فنر را رها می کنید مشاهده می کنید که فنر می جهد ( در واقع فنر کار انجام می دهد ) .

با توجه به مثال بالا دید که هنگامی که فنر دارای انرژی پتانسیل می شود آماده ی بهره برداری و انجام دادن کار است .

انرژی پتانسیل را می توان در سوخت های فسیلی ، باتری الکتریکی و مواد غذایی یافت.

انرژی پتانسیل گرانشی

به نام خدا

انرژی پتانسیل گرانشی یکی از انواع انرژی پتانسیل است ، در این قسمت با خصوصیات این نوع انرژی آشنا می شویم. 

قطرات آبی که در حال ریزش هستند ، دارای انرژی پتانسیل گرانشی اند

---

یادآوری

در قسمت اول این بخش دانستید که انرژی عاملی غیر مادی و غیر قابل دیدن و حس کردن و بوییدن است که باعث تغییر وضعیت در ماده می شود . در قسمت های بعد دانستید که انرژی صورت های مختلفی دارد که یکی از صورت های آن انرژی پتانسیل است ، انرژی پتانسیل انرژی  ای است که جسم بواسطه ی مکانش در خود ذخیره می کند . همچنین دانستید که جسمی که حاوی انرژی پتانسیل است ، می تواند کار انجام دهد .( مثال هایی از قبیل فشرده کردن فنر ، کشیدن زه کمان و ... همگی نشان می دهند که جسمی که دارای انرژی پتانسیل است توانایی انجام دادن کار را دارد )

هنگامی که با انرژی پتانسیل آشنا شدید دانستید که این انرژی نیز انواع مختلفی از قبیل انرژی پتانسیل گرانشی ، انرژی پتانسیل الکتریکی و ... دارد. در این قسمت با انرژی پتانسیل گرانشی آشنا می شویم.

---

 

انرژی پتانسیل گرانشی

هنگامی که می خواهید جسمی را بلند کنید باید در مقابل گرانی کار انجام دهید ، هنگامی که جسم را بلند می کنید جسم انرژی ای را در درون خود ذخیره می کند که به این نوع انرژی ، انرژی پتانسیل گرانشی می گویند . به طور کلی می توان انرژی پتانسیل گرانشی را بدین صورت تعریف کرد :

((هر جسم به سبب ارتفاع خود از سطح زمین ( یا هر سطح دیگر ) انرژی ای در خود ذخیره می کند که به آن انرژی پتانسیل گرانشی می گویند ))

 توجه کنید که تعریف دقیق انرژی پتانسیل بدین شرح است :

((انرژی ای که جسم به سبب موقعیت خود در میدان گرانشی دارد را انرژی پتانسیل گرانشی می گویند.))

اما از آنجاییکه هنوز با مفهوم میدان گرانشی آشنا نشدید آن را به صورت بالا تعریف می کنیم. برای آنکه متوجه مطالب گفته شده شوید به این مثال توجه کنید :

_ توپی را بر روی زمین می گذاریم این توپ هیچ گونه تغییر وضعیتی نمی دهد ، و این بدلیل آن است که توپ ارتفاعی ندارد و از آنجا که توپ هیچ تغییر وضعیتی از خود نشان نمی دهد ، متوجه می شویم که توپ هیچ انرژی ای ندارد. اما هنگامی که این توپ را تا ارتفاعی بالا می برید این توپ حاوی انرژی پتانسیل گرانشی می شود ، زیرا هنگامی که آن را رها می کنید سقوط می کند و سقوط کردن به معنای تغییر وضعیت توپ از حالت ساکن به متحرک است . بنابراین با توجه به تعریف انرژی ، متوجه می شویم که انرژی ای باعث این تغییر وضعیت در توپ شده است ، که این انرژی به ارتفاع توپ از سطح زمین بستگی دارد ( یعنی هر چه ارتفاع توپ را بیشتر می کنید انرژی پتانسیل توپ بیشتر می شود ) به همین دلیل متوجه می شویم که توپ انرژی پتانسیل گرانشی دارد ( بدلیل ارتفاعی که توپ از سطح زمین دارد متوجه شدیم که  توپ حامل انرژی پتانسیل گرانشی است )

برای آنکه بتوانید مقدار انرژی پتانسیل گرانشی را بدست آورید می توانید از رابطه ی زیر استفاده کنید:

ارتفاع × وزن = انرژی پتانسیل گرانشی

و ار آنجا که

جرم × شتاب گرانی = وزن

داریم :

ارتفاع جسم × شتاب گرانی × جرم جسم = انرژی پتانسیل گرانشی

که به زبان ریاضی خواهیم داشت :

U = m.g.h

نکته : توجه کنید که شتاب گرانی ( g ) در سطح زمین برابر با 10 متر بر مجذور ثانیه است . اما در سطح اجرام آسمانی دیگر این مقدار متفاوت است . مثلا شتاب گرانی در ماه تقریبا یک ششم مقدار شتاب گرانی زمین است که این مقدار برابر می شود با 1.66 متر بر مجذور ثانیه.

نکته : یکای انرژی پتانسیل گرانشی ژول ( j ) است و یکای جرم کیلو گرم  ( kg ) و یکای شتاب گرانی متر بر مجذور ثانیه ( m/s²) و یکای ارتفاع متر ( m ) است.

سوال : با توجه به آن چه آموختید به پرسش زیر پاسخ دهید :

چرا هر چه جسمی را از ارتفاع بالاتر رها می کنیم ، محکم تر به زمین بر خورد می کند؟!

---

آشنایی بیشتر با انرژی پتانسیل گرانشی

در قسمت های قبل دانستید که کاری که بر روی یک جسم انجام می شود برابر است با :

کسینوس زاویه بین نیرو و جابه جایی × جابه جایی × نیرو = کار

که به زبان ریاضی خواهیم داشت :

W = F.d.cosΘ

هنگامی که می خواهیم جسمی را بلند کنیم تا دارای انرژی پتانسیل شود ، باید بر روی آن جسم کار انجام دهیم . جسم کاری را که بر رویش انجام می شود را به صورت انرژی پتانسیل در خود ذخیره می کند ، بنابراین می توان نتیجه گرفت که :

انرژی پتانسل گرانشی = کاری که بر روی جسم انجام می دهیم

به عبارت دیگر :

W = U

باید توجه کنید هنگامی که می خواهیم بر روی جسمی کار انجام دهیم تا آن را تا ارتفاعی بلند کنیم ، مسیری که برای رساندن آن جسم تا ارتفاع مورد نظر انتخاب می کنیم تأثیری در مقدار انرژی پتانسیل گرانشی ندارد و انرژی پتانسیل گرانشی همیشه در آن ارتفاع ثابت است . برای آنکه متوجه مطالب گفته شده شوید به شکل زیر توجه کنید :

هنگامی در می خواهید توپ را از A به B برسانید به باید بر روی آن کار انجام دهید . اما کاری که در هر سه حالت بر روی جسم انجام می دهید ثابت است . علت این موضوع را  می توان با توجه به رابطه ی کار فهمید . مثلا در شکل اول ( سمت چپ ) چون زاویه میان نیرو و جابه جایی صفر است ( و کسینوس صفر درجه برابر 1 است ) رابطه ی کار برابر است با W = Fd اما در شکل دوم دوم ( وسط ) مقدار جابه جایی بیشتر شده اما بدلیل آن که میان نیرو و جابه جایی زاویه بوجود آمده از مقدار F.d کم می شود و کار انجام شده با همان مقدار سمت چپ یکی است . ( در مورد شکل سمت راست نیز همینطور است )

ممکن است که این سوال پیش بیاید که اگر استفاده از سطح شیب دار در مقدار کار انجام شده تفاوتی ایجاد نمی کند پس استفاده از سطح شیب دار چه سودی دارد ؟

پاسخ : استفاده از سطح شیب دارد صرفا انجام دادن کار را ساده تر می کند و در مقدار کار انجام شده تأثیری ندارد.

نکته ی مهم دیگری که در مورد انرژِ پتانسیل گرانشی اهمیت دارد این است که انرژی پتانسیل یک جسم به ارتفاع آن جسم از سطح انتخاب شده بستگی دارد نه سطح زمین ! برای آنکه متوجه این مطلب شوید به مثال زیر توجه کنید :

هنگامی که جسمی به جرم 2 کیلو گرم را در ار تفاع 40 متری زمین قرار می دهید انرژی پتانسیل گرانشی جسم 800 ژول می باشد اما هنگامی که ارتفاع جسم را نسبت به پشت بام ساختمانی که 20 متر ارتفاع دارد در نظر بگیریم ( یعنی سطحی که انتخاب می کنیم بجای زمین پشت بام ساختمان باشد ) انرژی پتانسیل جسم نسبت به پشت بام برابر است با :

طبق رابطه انرژی پتانسیل گرانشی داریم :

u = m.g.h

مقدار H برابر است با ارتفاع جسم از سطح زمین منهای ارتفاع ساختمان ( چون سطح انتخاب شده دیگر زمین نیست ) بنابراین داریم :

h = 40 -20 = 20 m

حال اعداد را جایگزین معادله می کنیم ، در نتیجه داریم:

u = m.g.h = 2 × 10 × 20 =400 j

بنابراین انرژی پتانسیل جسم هنگامی که سطح مورد نظر ، پشت بام ساختمان باشد برابر با 400 ژول است.

---

در ادامه با انرژی جنبشی آشنا می شویم.

نرژی جنبشی

به نام خدا

انرژی جنبشی یکی دیگر از صورت های مهم انرژی است.

وزش باد باعث حرکت کردن پره ها می شود و با حرکت پره ها انرژی جنبشی تولید می شود.

---

انرژی جنبشی

هنگامی که جسمی را هل می دهید و یا از ارتفاعی رها می کنید انرژی جنبشی تولید می کنید . در واقع انرژی جنبشی انرژی ای است که جسم به علت حرکتش دارا می باشد. طبق رابطه ی زیر می توانید مقدار انرژی جنبشی یک جسم را بدست آورید :

²(سرعت جسم) × جرم جسم × 1/2= انرژی جنبشی

که به زبان ریاضی آن را به صورت زیر بازنویسی می کنیم :

k = 1/2.m.v²

به طور کلی می توان گفت که هر جسمی که سرعت دارد دارای انرژی جنبشی است . وقتی توپی را پرتاب می کنید برای سرعت دادن به آن هنگام ترک کردن دستتان روی آن کار انجام می دهید . سپس توپ متحرک می توان به چیزی برخورد کند و آن را هل دهد ، پس روی چیزی که به آن برخورد می کند کار انجام می دهد . انرژی جنبشی جسم متحرک برابر کار لازم برای سرعت بخشیدن به آن از حالت سکون یا کاری است که جسم در حال متوقف شدن انجام می دهد بنابراین نتیجه می گیریم که :

انرژی جنبشی = فاصله × نیروی خالص

که به صورت نمادین می نویسیم :

Fd =1/2.m.v²

تبدیل انرژی جنبشی به پتانسیل و برعکس

از قسمت های قبل به یاد بیاورید که گفتیم انرژی پتانسیل انرژی ای است که جسم بواسطه ی مکانش در خود ذخیره می کند . همچنین دانستیم که اجسام به واسطه ی ارتفاع خود از سطح زمین ( یا هر سطح مرجع دیگری ) در خود انرژی پتانسیل ذخیره می کند که آن را با نام انرژی پتانسیل گرانشی می شناسیم . در این قسمت خواهیم دید که چگونه انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل تبدیل می شود.

هنگامی که جسمی بر روی ارتفاعی قرار دارد دارای انرژی پتانسیل ( گرانشی ) است ، اما هنگامی که آن را رها می کنید به تناسب موقعیتش دارای مقداری  انرژی جنبشی نیز می گردد به شکل زیر توجه کنید:

هنگامی که جسم بر روی سکو قرار دارد بدلیل ارتفاعی که از سطح زمین دارد دارای انرژی پتانسیل است . اما هنگامی که آن را رها می کنید سرعت می گیرد ، وسرعت به معنای وجود انرژی جنبشی است . با گذشت زمان هر چه فاصله سقوط جسم بیشتر می شود سرعتش افزایش می یابد و در نتیجه انرژی جنبشی آن زیاد می گردد  در نتیجه مقدار بیشتری انرژِ پتانسیل به انرژی جنبشی تبدیل می شود. هنگامی که جسم نزدیک  به سطح زمین می شود انرژی پتانسیل آن صفر می شود و این بدلیل آن است که تمام انرژی پتانسیل جسم به انرژی جنبشی تبدیل شده است . حال اگر این جابه جایی به صورت برعکس باشد چه اتفاقی می افتد؟ ( یعنی بجای آنکه توپ را از بالا به پایین رها کنیم ، آن را از پایین به سمت بالا رها کنیم ) 

پاسخ : در این حالت بجای آنکه انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی تبدیل شود ، انرژی جنبشی به انرژی پتاسیل تبدیل می شود.

کتاب ورق زن سوالات تستی علوم هفتم

کتاب ورق زن سوالات تستی علوم هفتم

گنجینه طلایی علوم هفتم

گنجینه طلایی علوم هفتم

(اول متوسطه - دوره ی اول) كتاب كار / برترین اندیشه

تولید کننده: انتشارات برترین اندیشه
کد کالا: 10000007199
امتیاز جایزه: 
موجودی: موجود می باشد

قیمت: 35,000ریال 

تعداد:   اضافه به سبد خرید

   - یا -   

افزودن به لیست دلخواه
افزودن برای مقایسه

  0 نظر  |  نوشتن نظر

     

کاری از مجید ورشاوی علی صادقی و حمید نقی زاده و ویراستاری علمی استاد رسول حسینی

سؤالات المپیاد سال اول مرحله اول مدرسه :

سؤالات المپیاد سال اول مرحله اول مدرسه :

نمونه سؤالات شماره 1

نمونه سؤالات شماره 2

نمونه سؤالات شماره 3

 

سؤالات المپیاد سال اول مرحله دوم ناحیه :

 

نمونه سؤالات شماره 1

نمونه سؤالات شماره 2

نمونه سؤالات شماره 3

 

سؤالات المپیاد سال اول مرحله سوم استان :

 

نمونه سؤالات شماره 1

نمونه سؤالات شماره 2

نمونه سؤالات شماره 3

 

آزمون قطب اول

 

 سوالات آزمون قطب مقطع اول راهنمایی 

برید حال کنید...

کمیت و انواع آن

کَمّیَت یا چَندی در لغت به معنای مقدار می‌باشد و معمولاً در برابر واژهٔ کیفیت به کار می‌رود.در فیزیک هر چه که قابل اندازه گیری باشد، کمیت و در مقابل، هرچه که نتوان اندازه گیری کرد کیفیت نامیده می شود. کمیت را می‌توان با یک عدد نشان داد و برای تعیین این مقدار نیاز به واحد (یکا) آن کمیت داریم.کمیت و کیفیت را در فارسی چند و چون نیز می‌گویند.

از کمیت‌های پر کاربرد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• طول
• چگالی
• انرژی
• نیرو
• فشار
• دما
• زمان
• سرعت
• حجم
• جرم
• اختلاف پتانسیل الکتریکی
• بار الکتریکی
• بسامد
• شدت جریان الکتریکی

کمیت‌ها در فیزیک به دو نوع کمیت نرده ای یا اسکالر (عددی) و کمیت برداری تقسیم می‌شوند.

• کمیت‌های نرده ای، کمیت هایی هستند که تنها دارای بزرگی ( اندازه ) می باشند .مانند جرم، زمان و دما

• کمیت‌های برداری، کمیت هایی هستند که علاوه بر اندازه دارای جهت نیز هستند.مانند سرعت، جابجایی و نیرو

کمیت نرده‌ای یا اسکالر ( Scalar) به کمیتی گفته می‌شود که تنها با یک عدد نمایش داده می‌شود، برخلاف کمیتهای برداری که دارای مقدار و جهت هستند. در واقع کمیتهای نرده‌ای یک تانسور درجه صفر هستند.

اگر بخواهیم چند کمیت نرده‌ای را نام ببریم، می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• فاصله
• جرم
• انرژی
• دما
• بار الکتریکی
• چگالی
• پتانسیل الکتریکی

کمیت‌هایی مانند میدان الکتریکی و شتاب نرده‌ای نیستند. نیروی گرانشی نرده‌ای نیست اما اندازه آن هست.

کمیت برداری کمیتی در فیزیک است که علاوه بر اندازه دارای جهت نیز باشد. مهم‌ترین کمیت‌های برداری که می‌توان نام برد، عبارت‌اند از:

۱- مکان ۲- سرعت ۳- شتاب ۴- نیرو ۵- میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی

یکی از بهترین راهای تشخیص برداری بودن یا نبودن یک کمیت اینست که بررسی کنیم آیا جمع آن کمیت خاصیت برداری دارد یا خیر. مثلاً جریان الکتریکی با وجود آنکه علاوه بر اندازه جهت نیز دارد ولی برداری نیست زیرا جمع جریان‌ها به صورت اسکالر صورت می‌گیرد (قانون جریان کیرشهف).

در حالت بسیار کلی هر مجموعه عدد که به صورت یک ماتریس ستونی n×۱ قابل نوشتن باشد بردار گفته می‌شود. کاربرد این مفهوم در توصیف حالت سیستم‌ها به مراتب بیشتر از محاسبات پدیده‌های فیزیکی است.

اگر بخواهیم چند کمیت برداری را نام ببریم، می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• جابجایی
• سرعت
• شتاب
• نیرو
• میدان الکتریکی
• میدان مغناطیسی