تتنوع مصادر الطاقة على مستوى العالم، وتعتبر الطاقة الحركية واحدة من أبرز أنواع الطاقة التي تتواجد في البيئة والتي نتفاعل معها يومياً. هذه الطاقة تقدم فوائد كبيرة للإنسان والبيئة المحيطة به.
أنواع الطاقة الحركية
تتواجد خمسة أشكال رئيسية للطاقة الحركية، وهي كالتالي:
الطاقة الإشعاعية
- تعرف الطاقة الإشعاعية بأنها الطاقة التي تنتقل عبر الإشعاع الكهرومغناطيسي.
- تم تصنيفها كنوع من الطاقة الحركية لأنها تنتقل دون تغيير في الكتلة، وتوجد في الموجات الكهرومغناطيسية.
- تقاس الطاقة الإشعاعية بوحدة الإلكترون فولت، ومن الأمثلة عليها: أشعة غاما، والأشعة السينية، والإشعاع الحراري، والضوء.
الطاقة الحرارية
- تتشابه الطاقة الحرارية مع الطاقة الإشعاعية في إمكانية شعورها على شكل حرارة.
- يفترق الاثنان في أن الطاقة الإشعاعية تتعلق بالجسيمات والموجات، بينما تعبر الطاقة الحرارية عن مستوى النشاط بين الجزيئات والذرات.
- تعتبر الطاقة الحرارية من أشكال الطاقة الحركية، حيث تحدث نتيجة الحركة السريعة لجزيئات المادة التي تؤدي إلى تصادمها وارتفاع حرارتها.
- كلما زادت درجة حرارة المادة، زادت طاقتها الحرارية وحركة جزيئاتها.
وفيما يلي بعض الأمثلة على الطاقة الحرارية:
- الطاقة الحرارية الجوفية: تنشأ من النشاط البركاني وتحلل المعادن الطبيعية، ويمكن استخدامها في التدفئة وتوليد الكهرباء.
- غليان الماء: يعد مثالاً بارزًا للطاقة الحرارية، حيث يمكن ملاحظة الحركة النشطة لجزيئات الماء عند تسخينه.
الطاقة الكهربائية
- تعتبر الطاقة الكهربائية ضمن أشكال الطاقة الحركية.
- هي القوة الناتجة عن جزيئات الطاقة المشحونة، مما يؤدي إلى تحريك الأجسام.
- تنتج الطاقة الكهربائية نتيجة حركة الإلكترونات بين الجزيئات والذرات، وتلعب دوراً حيوياً في تشغيل كافة الأجهزة الإلكترونية.
أمثلة على الطاقة الكهربائية تشمل:
- البرق: يحدث عند رؤية الصاعقة نتيجة التفريغ السريع للإلكترونات في الغيوم.
- المصباح المكتبي: المصباح الموصول بمأخذ الطاقة يمثل مثالًا آخر، حيث تنتقل الكهرباء من المأخذ إلى المصباح ثم تعود.
الطاقة الصوتية
- تعتبر الطاقة الصوتية شكلاً من الطاقة الحركية لأنها تنشأ من الاهتزازات التي تنقل الصوت عبر الموجات الصوتية في وسط ناقل.
- لا يمكن لهذه الطاقة أن تحدث في الفراغ لعدم تواجد ذرات لنقل الاهتزازات.
- تتميز الموجات الصوتية بعدم استمرارها في الحركة، ويعتمد معدل نقل الطاقة على التردد، السعة، ودرجة الصوت.
أمثلة على هذه الطاقة تتضمن:
- صوتك: عندما تتحدث بمستوى صوتك الطبيعي وتضع أصابعك على حلقك، يمكنك الشعور بالذبذبات.
- مكبرات الصوت: عند وضع يدك على مكبر صوت أو سماعة تعمل بصوت عالٍ، ستشعر بالذبذبات.
الطاقة الميكانيكية
- تعتبر الطاقة الميكانيكية إحدى أبرز صور الطاقة الحركية.
- يمكن تعريفها بأنها القدرة على أداء عمل ما، سواء كانت طاقة الوضع أو الحركة، وهي التي تمكّن الأجسام من إحداث تأثير على غيرها من الأجسام.
أمثلة على الطاقة الميكانيكية تشمل:
- الآلات البسيطة مثل: آلات الهدم، الروافع.
- طواحين الهواء: حيث تعمل الرياح على دفع شفرات الطاحونة، مما يؤدي إلى تحريكها وتوليد الطاقة الكهربائية.
- المسدس: الطاقة الميكانيكية تُعطي الرصاصة الناتجة القدرة على التحرك وتصطدم بالأجسام الأخرى.
تعريف الطاقة الحركية
تعد الطاقة الحركية نوعاً من الطاقة ويمكن تعريفها على النحو التالي:
- هي الطاقة التي يمتلكها جسم أو جزيء نتيجة لحركته، بمعنى آخر، هي مقدار الجهد المبذول على جسم ما نتيجة تأثير قوة عليه، مما يؤدي إلى زيادة سرعته وحركته وبالتالي اكتسابه طاقة حركية.
- لذلك، تُعتبر الطاقة الحركية خاصية تتعلق بالأجسام المتحركة فقط، حيث تعتمد على السرعة والكتلة في ذات الوقت.
- يمكن أن تكون الطاقة الحركية على شكل انتقال بين نقطتين، أو اهتزازات جزيئية، أو دوران حول محور.
قانون الطاقة الحركية
يمكن حساب الطاقة الحركية باستخدام المعادلة التالية:
- ط ح = 0.5 × ك × ع².
- حيث أن ط ح: تمثل الطاقة الحركية للجسم وتقاس بوحدة “الجول”، والتي تعادل كغ × م²/ث².
- ك: تمثل كتلة الجسم وتقاس بالكيلوغرام.
- ع: تمثل سرعة الجسم وتقاس بالمتر/ثانية.
استخدامات الطاقة الحركية
تتعدد استخدامات الطاقة الحركية، ومن أبرزها:
- توليد الكهرباء: يعمل العلماء على استكشاف وسائل بديلة لإنتاج الكهرباء النظيفة، وقد تم بالفعل إنشاء طواحين ومراوح هوائية لتوليد الطاقة الكهربائية من طاقة الرياح.