حاسبة الطاقة الحركية

الطاقة الحركية، مقياس لحركة الجسم، تلعب دوراً محورياً في الظواهر اليومية والتطبيقات العلمية المتطورة. تُعرّف بأنها الشغل اللازم لتسريع جسم إلى سرعة معينة، وبمجرد تحقيقه، فإنها الطاقة التي يحافظ عليها الجسم طالما ظلت سرعته ثابتة.

الخلفية التاريخية

تطور مفهوم الطاقة الحركية من أعمال جوتفريد فيلهلم لايبنيز وإسحاق نيوتن في القرن السابع عشر. لقد مهدت رؤاهم الأساسية في ميكانيكا الحركة الطريق لتطوير الميكانيكا الكلاسيكية، بما في ذلك صياغة الطاقة الحركية.

صيغة الحساب

تحسب الطاقة الحركية باستخدام الصيغة:

\[ K = \frac{1}{2} m v^2 \]

حيث:

• \(K\) هي الطاقة الحركية بالجول (J)،
• \(m\) هي الكتلة بالكيلوجرام (kg)،
• \(v\) هي السرعة بالمتر في الثانية (m/s).

بدلاً من ذلك، يمكن اشتقاق الطاقة الحركية من الزخم (\(p\)) والكتلة (\(m\)):

\[ K = \frac{p^2}{2m} \]

مثال على الحساب

بالنسبة لجسم كتلته 10 كجم يتحرك بسرعة 5 م/ث، فإن الطاقة الحركية هي:

\[ K = \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot 5^2 = 125 \text{ جول} \]

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

الطاقة الحركية ضرورية لفهم ديناميكيات الأجسام المتحركة. لها تطبيقات في حساب الطاقة المتضمنة في التصادمات، وتصميم أنظمة النقل، وفهم الميكانيكا السماوية، وأكثر من ذلك بكثير.

الأسئلة الشائعة

1. ما الذي يميز الطاقة الحركية عن الطاقة الكامنة؟

   • تتعلق الطاقة الحركية بحركة الجسم، بينما تتعلق الطاقة الكامنة بموضع الجسم ضمن مجال (مثل الجاذبية، الكهرومغناطيسية).

2. كيف تتغير الطاقة الحركية للجسم مع سرعته؟

   • تزداد الطاقة الحركية للجسم مع مربع سرعته، مما يشير إلى علاقة غير خطية بين السرعة والطاقة الحركية.

3. هل يمكن أن تكون الطاقة الحركية سالبة؟

   • لا، الطاقة الحركية دائماً موجبة أو صفر، لأنها تعتمد على مربع السرعة، والتي لا يمكن أن تكون سالبة.

هذه الآلة الحاسبة بمثابة أداة للطلاب والمعلمين والمهنيين لحساب طاقة الحركة للأجسام بسهولة، مما يعزز فهم ديناميكيات الحركة والطاقة.