کار و انرژی ( قسمت پنجم - انرژی 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.