Travail et énergie potentielle de pesanteur

دروس وملخصات وتمارين الفيزياء والكيمياء للسنة الأولى باكالوريا علوم تجريبية وعلوم رياضية خيار فرنسية - المسلك الدولي

Travail et énergie potentielle de pesanteur – Énergie mécanique

العمل (Travail):
العمل المنجز بواسطة قوة ما يساوي التغير في طاقة الجسم، ويعتمد على مقدار القوة، المسافة التي يقطعها الجسم، واتجاه الحركة.

الصيغة الرياضية:
$W = F \cdot d \cdot \cos(\theta)$
حيث:
- $W$ : العمل (Joule).
- $F$ : القوة المؤثرة (Newton).
- $d$ : المسافة (m).
- $\theta$ : الزاوية بين القوة والحركة.
الطاقة الكامنة الثقالية (Énergie potentielle de pesanteur):
هي الطاقة المختزنة في جسم نتيجة لموضعه في مجال الجاذبية.

الصيغة الرياضية:
$E_p = m \cdot g \cdot h$
حيث:
- $E_p$ : الطاقة الكامنة (Joule).
- $m$ : كتلة الجسم (kg).
- $g$ : تسارع الجاذبية الأرضية ( $9.8 \, \text{m/s}^2$ ).
- $h$ : ارتفاع الجسم عن المستوى المرجعي (m).

الطاقة الميكانيكية (Énergie mécanique):
هي مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة لجسم ما.

الصيغة الرياضية:
$E_m = E_k + E_p$
حيث:
- $E_m$ : الطاقة الميكانيكية (Joule).
- $E_k$ : الطاقة الحركية ( $\frac{1}{2} m \cdot v^2$ ).
- $E_p$ : الطاقة الكامنة.
الحفاظ على الطاقة الميكانيكية:
عندما تكون القوى الخارجية (مثل الاحتكاك) معدومة، تظل الطاقة الميكانيكية محفوظة:
$E_m^{\text{initiale}} = E_m^{\text{finale}}$

تمرين 1:
كرة كتلتها $m = 2 \, \text{kg}$ تسقط من ارتفاع $h = 10 \, \text{m}$ . احسب:
- الطاقة الكامنة عند الارتفاع.
- الطاقة الحركية عند مستوى الأرض.
تمرين 2:
جسم ينزلق على سطح مائل بزاوية $30^\circ$ بدون احتكاك. إذا كان طوله $d = 5 \, \text{m}$ وارتفاعه $h = 2.5 \, \text{m}$ :
- احسب العمل المنجز.
- تحقق من قانون الحفاظ على الطاقة.