| تقديم نموذج الطاقة
| تأليف : عشاشي عبدالمجيد
| الاخراج و التصميم :ميدون سعد الدين
|
1- مـفهوم الجـمـلة:
تمثل الجملة جسما ( أو مجموعة من الأجسام ) من السلسلة الوظيفية ، و تحدد بالنسبة لمحيطها المسمى الوسط الخارجي .
مثال : يمكن أن نسمي كل جسم في السلسلة الوظيفية الموالية جملة .
كما يمكن و حسب ما تقتضيه الدراسة اعتبار المحرك والدولاب جملة واحدة ندعوها الجملة 6 فيصبح التمثيل كما يلي:
2- أنماط تحويل الطاقة وأشكالها :
أ- أنماط تحويل الطاقة :
نـشـاط 1
باستعمال منوب و بكرة و جسم صلب و أسلاك توصيل و مصباح كهربائي نحقق التركيب المقابل.
اشعال مصباح معين بواسطة حجر
1. صف في فقرة وجيزة اشتغال التركيب المقابل .
2. مثل السلسلة الوظيفية لهذا التركيب .
3. ما الذي يربط توهج المصباح بسقوط الجسم .
الجــواب :
1. نلاحظ أنه أثناء سقوط الجسم الصلب نحو سطح الأرض يتوهج المصباح نتيجة دوران المنوب فينتج تيار كهربائي .
2. السلسلة الوظيفية للتركيب :
3. العلاقة بين توهج المصباح وسقوط الجسم:
• إن سقوط الجسم نحو الأرض من ارتفاع معين و جعل المنوّب يدور ، يدل على أنه يخزن طاقة تتعلق بالارتفاع .
• و أن المنوّب قد اكتسب جزءا من هذه الطاقة على شكل طاقة حركية نتيجة
تحويل ميكانيكي جعلته يدور وينتج طاقة كهربائية نتيجة تحول جزء من الطاقة
الحركية المكتسبة .
• المصباح قد اكتسب طاقة حرارية نتيجة تحول كهربائي جعلته يتوهج و يضيء الحجرة بالحرارة و الضوء نتيجة تحويل حراري وإشعاعي .
نتيجة:
يتضح من هذا النشاط أن الطاقة يمكن أن تخزن وفق أشكال معينة، ويمكنها أن تتحول من شكل إلى آخر.
يمكن أن نميز أربعة أنماط لتحويل للطاقة :
• التحويل الميكانيكي Wm : يتحقق هذا التحويل بواسطة قوى عندما تنتقل نقاط تطبيقها .
• التحويل الحراري Q : يحدث هذا التحويل عندما تتلامس أجسام ليس لها نفس درجة الحرارة .
• التحويل الكهربائي We : يتحقق هذا التحويل عندما يعبر تيار دارة كهربائية .
• التحويل بالإشعاع Er : يحدث هذا التحويل عندما يرسل أو يستقبل جسم إشعاعا كهرومغناطيسيا .
ب- أشكال تخزين الطاقة :
يمكن أن تتخزن الطاقة وفق أشكال مختلفة منها :
• على المستوى العياني :
الطاقة الحركية Ec للجملة :هي طاقة لها علاقة بحركة الجملة أي بسرعتها .
الطاقة الكامنة Epنذكر منها الطاقة الكامنة المرونية Epe والطاقة الكامنة الثقالية Epp.
• على المستوى المجهري :
الطاقة الداخليةEiالمتعلقة بالحالة المجهرية للجسم .
3- السلاسل الطاقوية :
نطور النموذج المستعمل في السلسلة الوظيفية إلى نموذج آخر يدعى "السلسلة الطاقوية" الذي نعوض فيه أفعال الأداء بأنماط التحويل للطاقة ،كما تعوض أفعال الحالة بأشكال التخزين المذكورة سابقا .
يربط بين التعبير الطبيعي و التعبير العلمي ( الطاقوي ) كما يلي :
| أفعـــال الحالة
| أفعـــــال الأداء
|
| يتقدم،يدور.. ← طاقة حركية Ec
| يحرك ⇔ تحويل ميكانيكي Wm
|
| يرتفع،يسقط ←طاقة كامنة تقاليةEPP
| يغذي ⇔ تحويل كهربائيWe
|
| يتمدد ،ينضغط ←طاقة كامنة مرونيةEpe
| يسخن ⇔ تحويل حراريQ
|
| يسخن← طاقة داخلية Ei
| يشع ⇔ تحويل اشعاعي Er
|
مثال:1السلسلة الطاقوية لاشتعال مصباح معينبواسطة سقوط حجر :
4 – الأشكال الأخرى للطاقة :
أ- الطاقة الكامنة الثقالية Epp :
نـشـاط 2 :
نربط كما هو مبين في الشكل المقابل مصباح ، جسم صلب و منوب ونحاول أن نتابع ماذا يحدث للمصباح من اجل ثلاث وضعيات مختلفة للجسم.
1. ماذا تلاحظ فيما يخص توهج المصباح في الوضعيات الثلاث للجسم ؟وماذا تستنتج .
2. ماذا تستنتج بالنسبة لطاقة كل جملة ( جسم+الأرض )
3. عندما كان الجسم في الوضعية 1 ،2 ، 3 ؟
4. بماذا تتعلق هذه الطاقة ؟
نـشـاط 3 :
نقوم بنفس التجربة السابقة ولكن الجسمان مختلفان في الكتلة ونتركهما يسقطان من على نفس الارتفاع .
1. ماهو المصباح الذي سيضاء بشدة أكثر ؟
2. ماذا تستنتج بالنسبة لطاقة كل جملة ؟
3. بماذا تتعلق هذه الطاقة ؟
استنتج باكمال الفراغات :
عندما يكون جسم ذو كتلة M على ارتفاع h من سطح الأرض ، فان الجملة ( الجسم+ الأرض ) تخزن .........نسميها....... ......... .......... وهي تتعلق ........
ب- الطاقة الكامنة المرونية :
نشاط 4 :
قدف كرة بواسطة نابض: ( flipper : البليار الكهربائي ).
يسحب طفل المقبض c ( الحالة 2 ) فينظغط النابض بمقدار x ثم يتركه ليعود إلى حالته الأصلية فنلاحظ انتقال الكرة على المسار الذي نعتبره أفقي وأملس .
1. هل يخزن النابض طاقة في الحالة 1:
2. هل تكتسب الكرة طاقة في الحالة 2 .
3. هل تكتسب الكرة طاقة في الحالة 3 .إذا كان الجواب بنعم ،
4. ما شكل هذه الطاقة ؟ بماذا تتعلق ؟ و من أين اكتسبتها ؟
5. هل يملك النابض طاقة في الحالة 2 . إذا كان الجواب بنعم ،
6. ما شكل هذه الطاقة ؟ بماذا تتعلق ؟ و من أين اكتسبتها ؟
7. ماهو نمط تحويل الطاقة من النابض إلى الكرة ؟علل .
8. مثل السلسلة الطاقوية للتركيب .
استنتج بإكمال الفراغات :
عندما يكون النابض منضغطا ( مستطالا) فانه يخزن ......... تتعلق بمقدار .........نسميها الطاقة ..............و نرمز لها ﺒ Epe .كلما زاد مقدار انضغاط (استطالة ) النابض زادت طاقته .................المخزنة .
نتيجة:
في الحالة 2 ، النابض يملك
طاقة لأنه باستطاعته العودة إلى حالته الأصلية (1) و بإمكانه جعل الكرة
تتحرك إلى الأمام .العمل المقدم من طرف الطفل خلال سحبه للمقبض يسمح بزيادة
الطاقة المخزنة في النابض .
خلاصة : أشكال الطاقة
* على المستوى العياني :
1. الطاقة الحركية :هي طاقة لها علاقة بحركة الجسم أي بسرعته في معلم معين و نرمز لها Ec .
2. الطاقة الكامنة :هي طاقة لها علاقة بالموضع (التأثيرات المتبادة بين الأجسام) ونرمزلها Ep ونميز نوعين :
أ- الطاقة الكامنة الثقالية :هي طاقة يخزنها جسم نتيجة وجوده بجوار الأرض و نرمز لها بالرمز Epp .
ب- الطاقة الكامنة المرونية :هي طاقة تتعلق بمقدار تشوه الجسم المرن و نرمز لها بالرمز Epe .
* على المستوى المجهري :
الطاقة الداخلية :هي طاقة تتعلق بالحالة المجهرية للجسم وسيتم التطرق لها في أخر الدرس .
5) مبدأ إنحفاظ الطاقة :
أ) نص المبدأ :
إن
مختلف الأشكال التي تتواجد عليها الطاقة ليس لها نفس الأهمية ، فمثلا
عندما ندرس السلسلة الطاقوية لتغدية مصباح بواسطة عمود، يتضح مايلي:
• يحول المصباح الطاقة المستقبلة إلى الوسط الخارجي (الحجرة) على شكل اشعاع مرئي Er : طاقة مفيدة .
• يحول المصباح جزء من الطاقة المستقبلة كذلك على شكل إشعاع غير مرئي و حرارة Q : طاقة غير مفيدة .
مبدأ انحفاظ الطاقة لا ينطبق على الطاقة المفيدة فقط و لكن على الطاقة الغير مفيدة كذلك.
ملاحظة: نعبر عن الطاقة المفيدة بسهم مستمر , أما الغير المفيدة بسهم متقطع .
مثال1 :
ب- معادلة انحفاظ الطاقة :
اصطلاح : نعتبر الطاقة موجبة إذا اكتسبتها الجملة وسالبة إذا فقدتها الجملة .
• وحدة الطاقة : وحدتها في الجملة الدولية هي الجول(Joule) و رمزها ( J ) .
6- الحصيلة الطاقوية :
عند تمثيل الحصيلة الطاقوية لتحول طاقوي معين في جملة أو من جملة إلى أخرى فإننا نتبع الخطوات التالية :
1. نمثل شكل الطاقة التي يمكن لها أن تتغير بعمود واحد لكل شكل من الطاقة داخل الفقاعة الممثلة للجسم أو الجملة .
2. نبين داخل العمود كيفية تحول الطاقة من قيمتها الابتدائية Ei المخزنة إلى قيمتها النهائية Ef .
3. يشير السهم الرابط بين القيمتين إلى جهة تغير الطاقة المخزنة ( زيادة أو نقصان) .
4. في حالة غياب العمود الممثل لتحول الطاقة المخزنة داخل الفقاعة فان هذا يعني أن هذه الطاقة لا تتغير .
مثال 1 : - أرسم الحصيلة الطاقوية بين لحضتين (t1) و (t2). للتركيبة التالية : تحريك عربة بواسطة مذخرة .
تمرين محلول :
يقدف لاعب كرة نحو الأسفل (smash )بإعطائها طاقة حركية ابتدائية Ec1 .المطلوب :
1. مثل الحصيلة الطاقوية و اكتب معادلة انحفاظ الطاقة في حالة اختيار الجملة ( الكرة + الأرض) .
2. مثل الحصيلة الطاقوية و اكتب معادلة انحفاظ الطاقة في حالة اختيار الجملة ( الكرة) .
الحل :
1- تزداد الطاقة الحركية للكرة بينما الطاقة الكامنة تتناقص في حين تستقبل الكرة تحويلا ميكانيكيا Wm من يد اللاعب.
• الحصيلة الطاقوبة :
• معادلة انحفاظ الطاقة :
الطاقة الابتدائية للجملة هي : طاقة حركية Ec1 +طاقة كامنة Ep1 و الطاقة المكتسبة (المستقبلة ) هي :Wm .
الطاقة النهائية هي : طاقة حركية Ec2 + طاقة كامنة Ep2 .
Ec1+Ep1+Wm = Ec2 + Ep2
2- في حالة اعتبار الجملة هي الكرة :
• الحصيلة الطاقوية
• معادلة انحفاظ الطاقة :
Ec1+Wm1-Wm2=Ec2
ملاحظة :
• عند إدماج الأرض في الجملة المدروسة ، يجب إدخال الطاقة الكامنة الثقالية في الحصيلة الطاقوية .
• عدم إدخال الأرض في الجملة وبالتالي عدم اللجوء إلى مفهوم الطاقة الكامنة، وإجراء الاستدلال بعمل قوة الثقالة.
7- استطاعة تحويل :
نـشـاط5 :
عند تفربغ الماء ببطء، يسقط على العنفة ، فيديرها ، فتسحب هذه الأخيرة الدينامو. فيغذي بذلك المصباح فيلمع.
1. كيف هوتوهج المصباح؟ .
2. كيف نزيد من توهج المصباح دون تغيير عناصر التركيبة ؟
الجــواب
1. توهج المصباح ضئيل .
2. التفريغ بغزارة (بسرعة) وبذلك نزيد من سرعة دوران العنفة وبالتالي الدينامو . فيزداد بذلك توهج المصباح .
الإستنتاج :
• ندعوسرعة تحويل الطاقة بـ إستطاعة التحويل لهذه الطاقة .
• اذا كانت (Ε) تمثل الطاقة المحولة ، و (t) مدة تحويلها ،تعطى استطاعة النحويل( P) بالعبارة التالية
تقاس(P) في الجملة الدولية بوحدة الواط(W) اذا قيست(E) بـالجول(J) و (t) بـالثانية (S ).
ملاحظة : نستعمل وحدة أخرى لقياس الطاقة تدعى: الكيلوواط الساعي(KWh) حيث :
1KWh=3600KJ
19/4/2024, 23:26 من طرف ابو عبد الرحمن الزموري
>
