فرادرسانرژی حرکتی چیست؟ — تعریف و دانستنی ها به زبان ساده + مثال
انرژی حرکتی از دو کلمه انرژی و حرکت تشکیل شده است. در حالت کلی، انرژی را به صورت توانایی انجام کار یا توانایی ایجاد هر تغییری، تعریف می‌کنیم. اما در مورد حرکت چه می‌دانید؟ اگر کمی به اطراف خود دقت کنید متوجه خواهید شد که تمامی اجسام در حال حرکت هستند. حتی زمانی که بر روی صندلی در اتاق خود نشسته‌اید نیز در حال حرکت به همراه چرخش زمین هستید. در حالت کلی، حرکت به صورت تغییر در موقعیت جسم نسبت به زمان تعریف میشود. قرار گرفتن دو کلمه انرژی و حرکت مفهوم جدیدی به نام انرژی حرکتی را در فیزیک می‌سازد. در این مطلب در مورد این انرژی به زبان ساده به همراه مثال‌های گوناگون صحبت می‌کنیم.
انرژی حرکتی چیست ؟
هر جسم متحرکی انرژی دارد که به آن انرژی حرکتی میگوییم. به بیان دیگر، به انرژی ذخیره شده در جسم متحرک، انرژی حرکتی گفته میشود.
هر چه جسمی سریع‌تر حرکت کند، انرژی بیشتری در آن ذخیره خواهد شد. هر جسمی برای حرکت به انرژی نیاز دارد و هنگامی که آهسته‌تر حرکت کند مقداری انرژی آزاد خواهد شد. باد، مثالی از این نوع انرژی است.
اما سوالی که ممکن است مطرح شود آن است که انرژی حرکتی چگونه سبب حرکت جسم میشود. آیا تاکنون مسابقه‌های آنلاین یا پخش شده در تلویزیون را دیده‌اید؟ به هنگام انتخاب جایزه یا سوال، شرکت‌کننده گردونه‌ای را با سرعت می‌چرخاند، پس از مدت زمان مشخصی میله متصل به گردونه بر روی عدد مشخصی می‌ایستد و جایزه یا سوال شرکت‌کننده با توجه به آن عدد، مشخص خواهد شد. اما سوال این است که گردونه چگونه با استفاده از این نوع انرژی می‌چرخد؟
در ادامه، آزمایش‌های ساده‌ای برای درک بهتر این انرژی توضیح داده خواهد شد.
آزمایش برای درک انرژی حرکتی
آزمایش‌های ساده‌ای برای درک انرژی حرکتی وجود دارند. در ادامه، تعدادی از این آزمایش‌ها همراه با روش انجام آنها توضیح داده می‌شوند.
آزمایش شماره یک
هنگامی که به خاطرات دوران کودکی فکر می‌کنید، شاید به یاد بیاورید که از وسطِ کاغذ رنگی، نخی را عبور می‌دادید و با حرکت دست کاغذ را می‌چرخاندید و از دیدن تصاویر رنگی ایجاد شده لذت می‌بردید. در اینجا می‌خواهیم نحوه ساخت این وسیله ساده را توصیح دهیم و نقش انرژی حرکتی را در به حرکت درآوردن کاغذ، بررسی کنیم.
وسایل موردنیاز برای ساخت این وسیله عبارتند از:
- ریسمان چند لایه
- دایره‌های مقوایی
- کاغذ چاپی با الگوی دایره‌ای
- ماژیک با رنگ‌های مختلف
- قیچی
- چسب مایع
کاغذ چاپی با الگوی دایره‌ای را بر روی کاغذ A4 قرار دهید و دو دایره با قطر یکسان را با استفاده از قیچی ببرید. سپس دو دایره را بر روی دایره‌های مقوایی بچسبانید. برای این کار از چسب مایع استفاده کنید. سپس، با استفاده از ماژیک‌های رنگی بر روی دایره اول نقاط رنگی و بر روی دایره دوم دایره‌هایی هم‌مرکز با رنگ‌های مختلف رسم کنید. هر چه رنگ‌های استفاده شده متنوع‌تر باشند، از آزمایش لذت بیشتری خواهید برد.
با استفاده از سوزن یا میخ، دو حفره کوچک در مرکز دو دایره ایجاد کنید. نخ یا طناب سبکی با طولی در حدود هفتاد سانتی‌متر بردارید. قبل از عبور طناب یا نخ از داخل حفره‌ها، سر آنها را با کبریت بسوزانید. در این‌صورت، طناب‌ها در انتها محکم خواهند بود و لیز نمی‌خورند. در ادامه، نخ‌ها را از میان حفره‌ها عبور دهید و انتهای آنها را گره بزنید. تصویر بالا، مراحل ساخت این وسیله را نشان می‌دهد.
اکنون می‌توانید با وسیله‌ای که ساخته‌اید بازی کنید و لذت ببرید. برای این کار، قسمتی از هر نخ را در دست بگیرید. سعی کنید نخ‌ها را طوری بگیرید که دایره در وسط دو دست قرار بگیرد. نخ‌ها را بکشید و صبر کنید، باز بکشید و صبر کنید و این کار را به طور مداوم تکرار کنید.
اکنون به سوالات زیر فکر کنید و سعی کنید قبل از دیدن پاسخ، ابتدا آنها را تحلیل کنید و پاسخ دهید.
پرسش ۱: مطابق تصویر فوق، نخ را از دو طرف بگیرید و دستان خود را حرکت دهید و پس از کمی مکث این کار را تکرار کنید. چه اتفاقی میافتد؟
پاسخ: دایره رنگی مقوایی قرار گرفته در مرکز می‌چرخد.
پرسش ۲: دایره برای چرخیدن نیاز به انرژی دارد، این انرژی از کجا تامین میشود؟
پاسخ: کشیدن نخ از دو طرف.
پرسش ۳: آیا کشیدن محکم یا آهسته نخ‌ها تاثیری بر روی سرعت چرخیدن دایره دارد؟
پاسخ: پاسخ به پرسش فوق، بله است. هر چه نخ‌ها را محکم‌تر و سریع‌تر بکشیم دایره با سرعت بیشتری خواهد چرخید.
آزمایش شماره دو
این آزمایش ساده را به راحتی می‌توانید در خانه انجام دهید. حتی هنگامی که در طبیعت و کنار رودخانه نشسته‌اید نیز ممکن است به راحتی و بدون انجام دادن کاری آن را مشاهده کنید.
زمانی را فرض کنید که کنار دریاچه‌ای که آب آن ساکن است نشسته‌اید. کاغذ یا پارچه‌ای را به داخل دریاچه بیندازید. چه چیزی مشاهده می‌کنید؟ کاغذ پس از خیس شدن به آرامی به کف دریاچه می‌رود. اکنون تصور کنید که کنار رودخانه‌ای نشسته‌اید که آب به سرعت در آن حرکت میکند. کاغذ یا پارچه‌ای را در رودخانه بیاندازید. چه اتفاقی خواهد افتاد؟ جریان سریع آب آن را به اطراف حرکت می‌دهد و پارچه یا کاغذ همراه با جریان آب حرکت خواهد کرد.
اکنون آزمایش مشابهی را در خانه انجام دهید. سینی به نسبت بزرگی را بردارید و در وسط آن سنگ‌ریزه‌های بسیار کوچکی قرار دهید. پارچی را از آب پر کنید. سپس، پارچ پر از آب را بسیار آهسته در سینی بریزید. آیا سنگ‌های کوچک حرکت خواهند کرد؟ بعضی از آنها که بسیار سبک هستند کمی حرکت می‌کنند. اما بیشتر سنگ‌ها از جای خود حرکت نخواهند کرد. اکنون آب درون پارچ را به شدت درون سینی خالی کنید. بیشتر سنگ‌ها نسبت به مکان اولیه خود جابجا می‌شوند.
همانند آزمایش یک که در آن با کشیدن طناب یا نخ از دو طرف، دایره مقوایی را می‌چرخاندیم، در اینجا با استفاده از آب جاری سنگ‌های کوچک را جابجا می‌کنیم.
انرژی حرکتی کاربردهای زیادی در زندگی روزمره دارد. در ادامه، ده مورد از مهمترین کاربردهای این انرژی را در زندگی روزمره توضیح می‌دهیم.
کاربردهای انرژی حرکتی چیست ؟
انرژی حرکتی کاربردهای زیادی در زندگی روزمره دارد که مهمترین آنها عبارتند از: پرواز هواپیما در آسمان، ماشینی که حرکت میکند، آسیابهای بادی، نیروگاههای برق‌آبی، بارش شهابی، اتوبوسی که بر روی تپه حرکت میکند، لیوان شیشهای که بر روی زمین میافتد، ترن هوایی در شهربازی، دوچرخهسواری، راه رفتن و دویدن. در ادامه، در مورد این کاربردها با جزییات بیشتری توضیح می‌دهیم.
پرواز هواپیما در آسمان
گفتیم که هر جسم متحرکی انرژی دارد که به آن انرژی حرکتی گفته میشود. هواپیما در آسمان با سرعت بالایی حرکت میکند. در نتیجه، مقدار انرژی حرکتی آن زیاد است. هنگامی که هواپیما در باند فرودگاه بر زمین می‌نشیند و سپس متوقف میشود، مقدار این انرژی برابر صفر خواهد بود.
ماشینی که در جاده حرکت میکند
ماشین‌هایی که در جاده حرکت می‌کنند مقدار مشخصی انرژی حرکتی دارند. ذکر این نکته مهم است که هر چه راننده با سرعت بیشتری حرکت کند مقدار انرژی حرکتی ماشین بیشتر خواهد بود. دو پراید یکسان را در نظر بگیرید. فرض کنید یکی با سرعت ۸۰ کیلومتر بر ساعت و دیگری با سرعت ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت حرکت می‌کنند. آیا می‌دانید انرژی کدام‌یک بیشتر است؟ پرایدی که با سرعت ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت حرکت میکند، انرژی حرکتی بزرگ‌تری خواهد داشت.
آسیاب بادی
آسیابهای بادی مثال واضحی از کاربردهای مختلف انرژی حرکتی است. به طور ویژه، هنگامی که باد (هوای متحرک) به تیغه‌های آسیاب بادی برخورد میکند. با برخورد باد به این تیغه‌ها آنها شروع به چرخیدن می‌کنند. در نتیجه چرخش، انرژی الکتریکی تولید خواهد شد. باد انرژی حرکتی دارد. پس از برخورد آن با تیغه‌های آسیاب بادی، آنها به حرکت در خواهند آمد. در اینجا انرژی حرکتی به انرژی مکانیکی تبدیل شده است.
نیروگاه های برق آبی
به تاسیسات برقی که با استفاده از آب، الکتریسیته تولید می‌کنند نیروگاههای برق آبی گفته میشود. در این نیروگاه‌ها توربین‌های مختلفی نصب شده‌اند. آب جاری که انرژی حرکتی دارد به این توربین‌ها برخورد میکند. پس از برخورد آب به توربین‌ها، انرژی حرکتی آب به انرژی مکانیکی تبدیل خواهد شد. این انرژی مکانیکی توربین‌ها را به حرکت در می‌آورد. در ادامه، حرکت توربین‌ها سبب ایجاد الکتریسیته خواهد شد. از انرژی الکتریکی تولید شده برای روشنایی خانه‌ها و راه‌اندازی صنایع مختلف استفاده میشود.
بارش شهابی
بارش شهابی نقشی در زندگی روزمره ندارد، اما پدیده‌ای است که از سال‌های دور توجه بسیاری از دانشمندان و افراد را به خود جلب کرده است. با این حقیقت آشنا هستید که شهاب‌سنگ‌ها در سراسر منظومه‌شمسی پراکنده می‌شوند. هنگامی که شهاب‌سنگی به اندازه کافی به جو زمین نزدیک شود، اصطلاح جذب شده را به کار می‌بریم. در نتیجه، شهاب‌سنگ با سرعت بالایی سقوط آزاد خواهد کرد. همان‌گونه که در مطالب بالا گفته شده هرچه سرعت حرکت جسمی بیشتر باشد، انرژی حرکتی آن نیز بزرگ‌تر خواهد بود. نکته مهم دیگر آن است که اندازه انرژی حرکتی به جرم جسم نیز به طور مستقیم وابسته است.
از آنجایی که جرم شهاب‌سنگ بسیار زیاد است و با سرعت بالایی نیز سقوط میکند، انرژی حرکتی آن بسیار بزرگ است. در صورت برخورد با سطح زمین، انفجار بزرگی رخ خواهد داد.
حرکت اتوبوس بر روی تپه
قبل از توضیح در مورد حرکت اتوبوس بر روی تپه، ذکر این نکته مهم است که علاوه بر انرژی حرکتی، نوع دیگری از انرژی به نام انرژی پتانسیل وجود دارد. این انرژی در نتیجه حالت جسم است. انرژی پتانسیل گرانشی یکی از انواع انرژی پتانسیل است. هنگامی که جسمی در ارتفاع معینی از سطح زمین قرار داشته باشد، انرژی ذخیره شده در آن به شکل انرژی پتانسیل گرانشی خواهد بود.
اکنون اتوبوسی را در بالای تپه‌ای در نظر بگیرید که راننده آن را روشن میکند. از آنجایی که در ابتدا اتوبوس در حالت ساکن بر روی تپه قرار گرفته است، انرژی پتانسیل آن بیشینه و انرژی حرکتی آن برابر صفر خواهد بود. راننده با سرعت مشخصی شروع به پایین آمدن از سطح تپه میکند. بنابراین، با کاهش ارتفاع از سطح زمین، انرژی پتانسیل اتوبوس کاهش و با افزایش سرعت حرکت آن، انرژی حرکتی افزایش خواهد یافت.
پس از گذشت مدت زمان مشخصی، مقدارهای انرژی جنبشی و پتانسیل با یکدیگر برابر خواهند شد. هنگامی که اتوبوس به پایین تپه می‌رسد، مقدار انرژی حرکتی بیشینه و مقدار انرژی پتانسیل برابر صفر خواهد بود.
افتادن لیوان شیشهای بر روی زمین
شاید به هنگام خوردن آب، لیوان از دست شما به زمین افتاده باشد. چه اتفاقی رخ می‌دهد؟ هنگامی که لیوان را در دست نگه داشته‌اید، مقدار انرژی پتانسیل بیشینه و مقدار انرژی حرکتی آن برابر صفر خواهد بود. به هنگام رها شدن لیوان از دست، سرعت آن از مقدار صفر افزایش می‌یابد. با افزایش سرعت حرکت لیوان، مقدار انرژی حرکتی آن نیز زیاد خواهد شد. هرچه لیوان به زمین نزدیک‌تر شود، مقدار انرژی حرکتی آن افزایش می‌یابد. هنگامی که لیوان در آستانه برخورد به زمین قرار می‌گیرد، مقدار انرژی حرکتی بیشینه میشود. پس از برخورد به زمین، لیوان به تکه‌های مختلفی تقسیم و انرژی حرکتی آن رها میشود.
ترن هوایی در شهربازی
ترن هوایی یکی از هیجان‌انگیزترین وسایل بازی در شهربازی است. اما آیا تاکنون به این نکته فکر کرده‌اید که به هنگام سقوط آزاد، چه اتفاقی رخ می‌دهد؟ هنگامی که ترن هوایی به بالاترین نقطه از مسیر می‌رسد، انرژی حرکتی برابر صفر خواهد بود. در واقع، در بالاترین نقطه مسیر، ترن برای مدت زمان بسیار کوتاهی متوقف میشود.
هنگامی که ترن از بالاترین نقطه به سمت پایین حرکت میکند، سرعت آن افزایش می‌یابد. در نتیجه، در پی زیاد شدن سرعت حرکت، انرژی حرکتی نیز افزایش خواهد یافت.
دوچرخه سواری
دوچرخه به هنگام حرکت انرژی حرکتی دارد. به هنگام پدال زدن، انرژی مکانیکی بدن فرد به انرژی مکانیکی تبدیل خواهد شد. این انرژی مکانیکی در ابتدا به شکل انرژی پتانسیل است. در ادامه، انرژی پتانسیل به انرژی حرکتی تبدیل میشود. هرچه دوچرخه‌سوار محکم‌تر پدال بزند، سرعت حرکت و در نتیجه انرژی حرکتی بیشتر خواهد بود. به منظور توقف کامل دوچرخه، باید ترمز کنیم. به هنگام ترمز کردن، نیرویی در خلاف جهت حرکت دوچرخه بر آن وارد میشود.
راه رفتن و دویدن
به هنگام راه رفتن یا دویدن، انرژی حرکتی تولید و از این انرژی برای رفتن به سمت جلو استفاده می‌کنیم. به همین دلیل پس از راه رفتن به مدت طولانی یا دویدن با شدت زیاد احساس گرما خواهیم کرد. به هنگام دویدن یا راه رفتن تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی حرکتی رخ می‌دهد.
تاکنون با تعریف انرژی حرکتی و کاربردهای آن در زندگی روزمره آشنا شدید. فهمیدیم که به انرژی ذخیره شده در اجسام متحرک، انرژی حرکتی گفته میشود. هرچه سرعت حرکت جسم بیشتر باشد، مقدار انرژی ذخیره شده نیز بیشتر خواهد بود. هر جسمی برای حرکت انرژی مصرف میکند. هنگامی که سرعت جسم متحرک کاهش یابد، انرژی آزاد میشود. باد یکی از رایج‌ترین مثال‌های انرژی حرکتی است. ذکر این نکته مهم است که انرژی حرکتی به انرژی جنبشی نیز معروف است. در ادامه، در مورد انرژی جنبشی و وابستگی آن به سرعت حرکت و جرم جسم صحبت می‌کنیم.
انرژی حرکتی را چه می نامند؟
انرژی حرکتی به عنوان انرژی جنبشی نیز شناخته میشود. هر جسم متحرکی انرژی دارد.
به این انرژی، انرژی جنبشی میگوییم. انرژی جنبشی به دو عامل زیر بستگی دارد:
- جرم جسم
- سرعت حرکت جسم
همه مواد جرم دارند. بنابراین، تمام اجسام متحرک انرژی جنبشی خواهند داشت. حرکت توپ بر روی زمین یا راه رفتن از واضح‌ترین مثال‌های انرژی جنبشی هستند.
اجسام بسیار بزرگ یا بسیار کوچکی در جهان وجود دارند که از دید ما دور مانده‌اند، اما تمامی آنها انرژی جنبشی دارند. به عنوان مثال، زمین هم به دور خود و هم به دور خورشید می‌چرخد، بنابراین انرژی جنبشی دارد.کهکشان‌های بسیاری در جهان وجود دارند که حرکت چرخشی و در نتیجه انرژی جنبشی دارند. انرژی جنبشی این اجسام بزرگ به دلیل حرکت آنها است.
هر جسمی از ذرات میکروسکوپیک، اتم‌ها و مولکول‌ها، ساخته شده است. این ذرات به طور پیوسته در حرکت هستند. حتی در مواد جامد، اتم‌ها حرکت ارتعاشی حول نقطه ثابتی دارند. بنابراین، اتم‌ها و مولکول‌ها با ابعاد بسیار کوچک نیز انرژی جنبشی دارند.
انرژی جنبشی به جرم جسم و سرعت حرکت آن بستگی دارد. اگر جرم و سرعت حرکت جسمی به ترتیب برابر m و v باشد، انرژی جنبشی آن عبارتست از :
$$\frac{1}{2} m v^2$$
رابطه فوق نشان می‌دهد که انرژی جنبشی با جرم و مربع سرعت بستگی دارد. بنابراین، هر چه جسمی سنگین‌تر باشد و با سرعت بیشتری حرکت کند، انرژی جنبشی بزرگ‌تری خواهد داشت. از این رو، اجسام سریع‌تر، انرژی جنبشی بیشتری دارند. اگر سرعت حرکت جسمی دو برابر شود، انرژی جنبشی آن چه مقدار تغییر خواهد کرد؟ از آنجایی که انرژی جنبشی با مربع سرعت رابطه مستقیمی دارد، با دو برابر کردن سرعت حرکت جسم، انرژی جنبشی آن چهار برابر میشود. تصویر زیر را در نظر بگیرید. اگر اتومبیل و کامیون هر دو با سرعت یکسانی حرکت کنند، انرژی جنبشی کدام‌یک بیشتر خواهد بود؟ پاسخ کامیون است، زیرا جرم آن بزرگ‌تر است.
تاکنون با مفهوم انرژی جنبشی یا حرکتی آشنا شدیم. به هنگام کاربردهای این انرژی در زندگی روزمره آموختیم که این انرژی می‌تواند به دیگر انواع انرژی مانند انرژی گرمایی تبدیل شود. در ادامه، مثال‌هایی در مورد تبدیل انرژی حرکتی به دیگر صورت‌های انرژی گفته خواهد شد.
تبدیل انرژی حرکتی به گرمایی
انرژی گرمایی شکلی از انرژی جنبشی است. در برخی منابع انرژی گرمایی به صورت حرکت ذرات کوچک در ماده تعریف میشود. ذرات متحرک انرژی جنبشی دارند، اما آن را نمی‌بینیم. چرا؟ به دلیل آن‌که ذرات به صورت تصادفی حرکت می‌کنند و جهت حرکت آنها به طور پیوسته تغییر میکند. برای درک بهتر، اتم‌های گار درون جعبه را در نظر بگیرید. این اتم‌ها با سرعت بالایی با یکدیگر و با دیواره جعبه برخورد می‌کنند و تغییر مسیر می‌دهند. حتی در مواد مایع و جامد نیز انرژی گرمایی وجود دارد، اما سرعت حرکت ذرات در این مواد بسیار کمتر است. اما سوالی که ممکن است مطرح شود آن است که تفاوت انرژی جنبشی و گرمایی در چیست؟
در انرژی گرمایی، حرکت ذرات به طور کامل تصادفی است و دنبال کردن ذره‌ای مشخص با چشم بسیار سخت خواهد بود. زیرا، مسیر حرکت آنها به طور مداوم تغییر میکند. در انرژی جنبشی حرکت ذرات هماهنگ و در جهت مشخصی است. از این رو، به راحتی می‌توانیم مسیر حرکت ذرات را دنبال کنیم.
انرژی جنبشی ذرات بزرگ می‌تواند به انرژی گرمایی تبدیل شود. به عنوان مثال، اگر بادکنک پر از آبی را بر روی زمین پرتاب کنیم، بیشتر انرژی جنبشی آن به انرژی گرمایی تبدیل خواهد شد. اگر وزن بادکنک یک کیلوگرم باشد و آن را از ارتفاع دو متری رها کنیم، دمای آن به اندازه ۰/۰۰۵ درجه سلسیوس بالا خواهد رفت.
در نگاه نخست، این موضوع بسیار جالب به نظر می‌رسد که انرژی جنبشی قابل مشاهده بادکنک به صورت تغییر بسیار کوچکی در حرکات میکروسکوپی ذرات، جذب میشود. توجه به این نکته مهم است که سرعت حرکت ذرات مانند اتم‌ها در اجسام بسیار سریع‌تر از بادکنک در حال سقوط است، بنابراین، تغییر انرژی جنبشی جدید نسبت مقدار انرژی جنبشی قدیمی‌تر بسیار کوچک است. انرژی جنبشی چگونه به انرژی گرمایی تبدیل میشود؟ بسیار ساده، حرکت یک‌پارچه روبه‌پایین ذرات پس از برخورد به زمین به حرکات تصادفی تبدیل خواهد شد.
اما چرا انرژی جنبشی یا حرکتی به انرژی گرمایی تبدیل نمی‌شود؟ در واقع این تبدیل انرژی رخ می‌دهد. اگر تمام ذرات متحرک در بادکنک سرعت خالص رو به بالایی داشته باشد، بادکنک پس از برخورد به زمین به سمت بالا حرکت خواهد کرد. اما، این حالت هرگز اتفاق نخواهد افتاد. مرتب کردن تعداد زیادی ذره که به صورت تصادفی حرکت می‌کنند مانند آن است که تاسی را میلیون‌ها بار پرتاب کنیم و هر بار انتظار عدد یک را داشته باشیم. اما، با استفاده از موتورهای گرمایی می‌توان انرژی گرمایی را به انرژی جنبشی تبدیل کرد.
به عنوان مثال، موتور بخار و عملکرد آن به صورت بسیار ساده در تصویر زیر نشان داده شده است. در این وسیله، انرژی گرمایی از بخار آب تأمین میشود. بخار آب پیستون را به حرکت در می‌آورد. پیستون‌ها به وسایل مختلفی مانند چرخ، متصل هستند. حرکت پیستون سبب به حرکت درآوردن این وسایل (مانند چرخیدن چرخ) خواهد شد.
تبدیل انرژی حرکتی به صوتی
قبل از آن‌که در مورد تبدیل انرژی جنبشی یا حرکتی به انرژی صوتی صحبت کنیم، بهتر است کمی در مورد انرژی صوتی توضیح دهیم. همه جا صدا هست، از صدای آواز پرندگان تا صدای بوق ماشین‌ها در شهر. منبع‌های صوتی می‌توانند خوشایند یا ناخوشایند باشند. اما سوال اصلی آن است که انرژی صوتی چیست؟ به حرکت انرژی در ماده، مانند هوا یا آب، صوت میگوییم. این حرکت با ارتعاشات اتم‌ها و مولکول‌ها همراه است. انرژی صوتی در مواد جامد، مایع و گاز به صورت موج منتقل میشود. اما آیا انرژی جنبشی یا حرکتی می‌تواند به انرژی صوتی تبدیل شود؟
پاسخ به پرسش مطرح شده آری است. دو جسم متحرک را در نظر بگیرید که با سرعت‌های متفاوتی به سمت یکدیگر حرکت می‌کنند. به هنگام برخورد غیرکشسان دو جسم به یکدیگر، قسمتی از انرژی جنبشی به انرژی صوتی و گرمایی تبدیل خواهد شد. به عنوان مثال، صدال گوش‌خراشی که پس از برخورد دو ماشین به یکدیگر می‌شنویم همان انرژی حرکتی اولیه است که مقداری از آن به انرژی صوتی تبدیل شده است.
تبدیل انرژی ذخیره شده به انرژی جنبشی
در ابتدا در مورد انرژی ذخیره شده توضیح می‌دهیم. به مقدار انرژی که در جسم ذخیره میشود، انرژی ذخیره شده می‌گویند. به عنوان مثال، انرژی شیمیایی نوعی انرژی ذخیره شده است. در انرژی شیمیایی، انرژی پتانسیل ذخیره شده در پیوندهای مولکولی به شکل انرژی جنبشی آزاد میشود. انرژی حرکتی یا جنبشی هنگامی تولید میشود که انرژی پتانسیل آزاد شده باشد.
تاکنون با مفهوم انرژی جنبشی یا حرکتی در حالت کلی آشنا شدیم. برای درک بهتر این مفهوم، تماشای فیلم اموزش علوم تجربی - پایه هفتم توضیه میشود.
معرفی فیلم آموزش علوم تجربی - پایه هفتم
مجموعه فرادرس در تولید و محتوای آموزشی خود اقدام به تهیه فیلم آموزش علوم تجربی - پایه هفتم برای دانش‌آموزان پایه نهم کرده که این مجموعه آموزشی از پانزده درس تشکیل شده است.
در درس دوم، اندازه‌گیری در علوم و ابزارهای آن آموزش داده شده است. مباحث مربوط به اتم‌ها، الفبای مواد و مواد پیرامون در درس سوم تدریس میشود. در درس پنجم می‌آموزید که گونه‌های مختلف مواد پس از استخراج از معدن و طی فٰرآیندهای متعدد قابل استفاده در منازل می‌شوند. در درس ششم و هفتم مطالبی در مورد منابع آب بر روی زمین و زیرزمین فرا خواهید گرفت. اما، درس‌های هشتم و نهم بسیار مهم هستند. در این مطلب، در مورد انرژی حرکتی و مفهوم آن صحبت کردیم. با خواندن این مطلب و تماشای درس‌های هشتم و نهم این مجموعه آموزشی، به درک عمیقی از تعریف انرژی، مفهوم انرژی حرکتی و تبدیل آن به دیگر صورت‌های انرژی خواهید رسید.
در پایان، مطالب مربوط به زیست‌شناسی در مورد یاخته و سازمان‌بندی آن، گردش مواد و تبادل با محیط در درس‌های یازدهم تا پانزدهم آموزش داده شده‌اند.
- برای تماشای فیلم آموزش علوم تجربی - پایه هفتم + اینجا کلیک کنید.
جمع‌بندی
در این مطلب در مورد انرژی جنبشی یا حرکتی صحبت کردیم. فهمیدیم که هر جسم متحرکی دارای انرژی حرکتی است. هر چه جسم با سرعت بیشتری حرکت کند، مقدار انرژی آن بیشتر است. دویدن، راه رفتن، آسیابهای بادی، ترن هوایی در شهربازی و هواپیمای در حال پرواز در آسمان از جمله مثال‌های رایج این انرژی در زندگی روزمره هستند.
سلام عزیز کاش مطلبی هم می ذاشتین با این موضوع که چطور انرژی حرکتی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود؟
باسلام و تشکر از مقاله خوب شما.
اما سوالی دارم در این مورد که جسمی که با سرعت بسیار بالایی حرکت میکند،این سرعت در جرم جسم تاثیر دارد؟باعث کاهش یاافزایش جسم میشود؟
با سلام،
بر طبق تظریه نسبیت انیشتین، جرم اجسام در سرعت‌های بالا و نزدیک به سرعت نور افزایش می‌یابد که به آن جرم نسبیتی گفته میشود. این نظریه برای اولین بار در سال ۱۹۰۸ به اثبات رسید. همچنین، در شتاب‌دهنده‌های ذرات در سرعت نزدیک به سرعت نور، ذراتی مانند الکترون‌ها، پروتون‌ها و نوترون‌ها برای شتاب بیشتر نیاز به نیروهای بزرگ‌تری دارند. بنابراین، جرم نسبیتی هزاران برایر بزرگ‌تر از جرم سکون خواهد شد. برای درک بهتر مفهوم نسبیت، خواندن مطلب «نسبیت چیست؟ — به زبان ساده» مفید خواهد بود.
با تشکر از همراهی شما با مجله فرادرس