- مراجعة وتلخيص فيزياء 11 علمي ف2 الشغل والطاقة.rar (398.4 كيلوبايت, 1822 مشاهدات)
إن مفهوم الشغل والطاقة مهم جداً في علم الفيزياء، حيث توجد الطاقة في الطبيعة في صور مختلفة مثل الطاقة الميكانيكية Mechanical energy، والطاقة الكهرومغناطيسية Electromagnetic energy، والطاقة الكيميائية Chemical energy، والطاقة الحرارية Thermal energy، والطاقة النووية Nuclear energy. إن الطاقة بصورها المختلفة تتحول من شكل إلى آخر ولكن في النهاية الطاقة الكلية ثابتة. فمثلا الطاقة الكيميائية المختزنة في بطارية تتحول إلى طاقة كهربية لتتحول بدورها إلى طاقة حركية. ودراسة تحولات الطاقة مهم جداً لجميع العلوم.
وفى هذا التقرير سوف نركز على الطاقة الميكانيكية ( Mechanical energy ). وذلك لأنه يعتمد على مفاهيم القوة التي وضعها نيوتن في القوانين الثلاثة، ويجدر الذكر هنا أن الشغل والطاقة كميات عددية وبالتالي فإن التعامل معها سيكون أسهل من التعامل مع القوة وهى كمية متجهة.
ولكن قبل أن نتناول موضوع الطاقة فإننا سوف نوضح مفهوم الشغل الذي هو حلقة الوصل ما بين القوة والطاقة.
والشغل قد يكون ناتجاً من قوة ثابتة constant force أو من قوة متغيرة varying force.
اعتبر وجود جسم يتحرك إزاحة مقدارها s تحت تأثير قوة F، وهنا سوف نأخذ حالة بسيطة عندما تكون الزاوية بين متجه القوة ومتجه الإزاحة يساوي صفراً وفي الحالة الثانية عندما تكون هناك زاوية بين متجه الإزاحة ومتجه القوة وذلك للتوصل إلى القانون العام للشغل.
قوة منتظمة في اتجاه الحركة
إن الشغل المبذول في هذه الحالة يساوي :
الشغل = القوة × المسافة
حيث F : هي القوة
و S : هي المسافة
قوة منتظمة تعمل زاوية مع اتجاه الحركة
في هذه الحالة فإن الشغل المبذول يحسب بواسطة القانون التالي :
ذكرنا سابقا أن استخدام مفهوم الشغل سوف يساعدنا في التعامل مع الحركة عندما تكون القوة غير منتظمة، ولتوضيح ذلك دعنا نفترض أن قوة منتظمة قدرها 10N تؤثر على جسم ليتحرك مسافة من xi=5m إلى xf=25m وبالتالي فإن الإزاحة مقدارها 20m، ولتمثيل ذلك بيانياً نرسم محور القوة ومحور الإزاحة كما في الشكل، وبالتالي تكون القوة هي خط مستقيم يوازي محور x.
أما في حالة كون القوة متغيرة خلال الإزاحة كما هو مبين في الشكل التالي:
في هذه الحالة نأخذ إزاحة صغيرة قدرها Dx حتى تكون القوة المؤثرة لهذه الإزاحة منتظمة وهنا يكون الشغل المبذول يعطى بالعلاقة التالية:
الشكل السابق يوضح مراحل إزاحة جسم مرتبط بزنبرك كمثال على القوة المتغيرة حيث أن القوة الاسترجاعية للزنبرك تتغير مع تغير الإزاحة. ولحساب الشغل المبذول بواسطة شخص يشد ببطء الزنبرك من xi=-xm إلى xf=0 نعتبر أن القوة الخارجية Fapp تساوي قوة الزنبرك Fs أي أن
اليكم العرض
ما هو المغنطيس الكهربائي ؟ ولما سمي بالكهربائي ؟
……………………………………….
ما هو الذي يسبب دوران المحرك الكهربائي ؟
………………………………………….
وحدة " الطاقة الضوئية "
(( بعد النظر – الانعكاس – الانكسار – أشعة الضوء – 300000 كيلومتر لكل ثانية – العدسة ))
1 . ………………………. انكسار الضوء حين انتقاله من مادة شفافة الى أخرى شفافة .
2 . …………………………. شكل من إشكال الطاقة يمكن أن تنتشر بالفراغ أو عبر بعض أنواع مواد .
3 ………………………… تنتشر الطاقة الضوئية المنبعثة من الشمس بالفضاء بسرعة ………………..
4 ……………… هو عدم رؤية الأجسام القريبة
5 ……………………….قطعة من مادة شفافة تعطف أو تكسر أشعة الضوء التي تمر خلالها .
العدسة المحدبة | العدسة المقعرة |
ان شاء الله يكون ها النموذج البسيط قد أعجبكم وتستفيدون منه .. وبالتوفيج للجميع ..
صـــــــــ134
1_ب
2_ج
3_خلال التفاعلات يتحول جزء من مادة التفاعلات إلى طاقة.
4_ب
5_التفاعل النووي المتسلسل
6_خلال التفاعل النووي المتسلسل غير المتحكم به تصدر كمية هائلة من الطاقة وبسرعه كبيرة.
7_التفاعلات النووية المتسلسة التي تحدث في محطة توليد الطاقة المتحكم بها تمتص قضبان التحكم
<<<<<اسمحوولي مب مكملة السؤااال
صـــــ135
8_
2
5
1
3
4
9_اتخذت الدولة قراراً بإنشاء هيئة للطاقة النووية تعمل على توظيف هذه الطاقة في المجالات السلمية(توليد الكهرباء)
10_د
11_معظم النفايات تخزن في احواض ماء كبيرة جداً وبعضها في خزانات تحت الأرض
12_الفوائـــد: 1)تكاليف أقـــل 2) لاتصدر غاز ثاني اكسيد الكربون 3)تسمح بتوفير الوقود الأحفوري مدة أطول
المضرات 1)بناء محطات الطاقة النووية أكبر كلفة بكثير 2) اخطاار حوادثها اكبر 3)هناك مشكلات في تخزين النفايات كما ان مخزون اليورانيوم محدود
13_الاندمااج النووي
14_البلازما.
15_يجب التغلب على قوى التنافر بين الشحنــتين الموجبــتين للنواتين باستخدام درجة حرارة تزيد على مئة مليون درجة سيليزية
16_قلـــب الشمس
17_يحتاج إلى درجة حرارة مرتفعة جدا ويحتاج إلى طاقة للحفاظ على البلازما تفوق ما يولده الاندماج من طاقة.
18_انفجار مفاعل الإندماج النووي أقل خطراً بكثير من انفجاار مفاعل انشطار نووي لأنه يصدر القليل من المواد المشعة
الطاحونة هي من أقدم الآلات التي اخترعها الإنسان والتي تستخدم الهواء أو الماء كمصدر للطاقة المحركة.
ألطاقة تتحول ولا تتولد
لا يكف الإنسان عن استخدام الطاقة بأشكالها المتنوعة في حياته اليومية: الطاقة الحرارية للتدفئة ، الطاقة الشعاعية للإنارة ، ألطاقة الحركية cinetique وهي إحدى أشكال الطاقة الميكانيكية للنقل بالسيارة وتشغيل الآلآت بأنواعها.
والطاقة التي نستخدمها عادة تتخذ اشكالاً مختلفة عن أشكال وجودها في الطبيعة ، مثل الفحم الذي لا يحتوي طاقة حرارية أثناء وجوده في الطبيعة ، بل يحتوي اذ ذاك على الطاقة الكيميائية ، وللحصول منه على الطاقة الحرارية.
يجب حرقه أي تحويل طاقته الكيميائية إلى طاقة حرارية عن طريق الإحتراق. فالطاقة إذن لا تخلق ولا تنعدم ، بل تتحول.
فكل شكل خاص من أشكال الطاقة إنما يستخرج من شكل آخر عن طريق تحويله على مرحلة أو أكثر.
استخدام الطاقة
إن أشكال الطاقة التي يستخدمها الإنسان مباشرة من الطبيعة ذات مصادر "أولية" أربعة : ألشمس ، جوف الأرض ، الجاذبية الكونية والمادة (المحروقات الذرية). أما أشكال الطاقة المادية فهي: الطاقة الميكانيكية (طاقة حركية + طاقة كامنة) كالتي تعطيها الأرياح ومجاري الأنهار والطاقة الحرارية المستخرجة من نور الشمس وحرارتها والتي يمكن التقاطها واستخدامها بواسطة مرايا شمسية ، الطاقة الكيميائية كالتي تكمن من الأطعمة والحطب والمحروقات المتحجرة.
ولاستخدام تلك المصادر يقتضي وسائل وطرق معينة لتحويلها ، كالشراع للهواء والدولاب للطاحونة المائية ، والمولد للمراكز الكهرمائية ، للحراق للمازوت ، والمحرك للسيارة ، والمفاعل للطاقة الذرية ، إلخ….
وسنرى فيما يلي كيف أن الإنسان اتقن تحويل الطاقة والسيطرة عليها تدريجياً.
في الأمس
أقدم طريقة اتبعها الإنسان لتحويل الطاقة هي اغتذاؤه بالنباتات. فبفضل التعضية الضوئية Photosythese تحول النباتات الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية تتخزن في مادة النبات الحية.
وهذه الطاقة الكيميائية تتحول عبر الأطعنة إلى طاقة ميكانيكية بفعل العضلات. وهذه الطاقة الأخيرة تمكننا من العمل مثلما الحصان يجر عربته.
كما أن هناك طرقاً "بدائية" أخرى لاستخدام الطاقة ، عرفها أجدادنا ، إلا وهي وقود الحطب ومجاري الأنهار لنقل جذوع الأشجار وكل ما يطفو على المياه ، والطاقة الهوائية لتسير السفن الشراعية ، ولقد خبر الإنسان على مر العصور كيفية استخدام طاقات بيئية بطريقة غير مباشرة.
صمم ونفذ محاولات اصطناعية للطاقة ، اقدمها الدولاب المائي والطاحونة الهوائية. وحول هكذا الطاقة الميكانيكية غير النافعة إلى طاقة مفيدة (كتشغيل مضخة أو مطرقة مائية أو رحى). وفي الماضي القريب ، أدى اختراع القطار البخاري إلى تحويل الطاقة الكيميائية في المحروقات إلى طاقة ميكانيكية.
في الحاضر
كان القطار البخاري فاتحة اختراعات الية عصرية كثيرة الانتشار، هي المحركات الحرارية.
كل وسائل النقل البحرية والجوية والبرية تعمل بمحركات حرارية تعطي الحركة الميكانيكية باستخدام احد المحروقات المستخرجة من باطن الارض واهمها في الحاضر هو النفط.
وبعض المحركات تستخدم لانتاج واحد من اهم اشكال الطاقة في عصرنا ، وهي الكهرباء التي تنتج في المحطات الكهرحرارية باستخدام المحروقات مثل النفط والفحم والغاز الطبيعي .
الطاقةالكهربائيةو"مرونة"استعمالها
مصباح يضيئ وفرن يسخن ومروحية تدور لتعطي ثلاثة من اشكال الطاقة ( النور والحرارة والحركة ) ، انطلاقا من مصدر واحد سهل النقل والتوزيع ، هو الكهرباء. بالطبع ليست هذه جاهزة للاستعمال "مباشرة" ، بل تستلزم أساليب تحويل ملائمة لاستخراج شتى أنواع الطاقة: مولدات ، منوبات (Alternateurs) ةتستخرج الكهرباء من الطاقة الحركية في المحركات الحرارية وشلالات المحطات الكهرومائية. ومازال استعمال الكهربائ في الحياة اليومية بحاجة إلى محولات مكيفة مثل سلك الإضاءة داخل اللمبة. والمقاومة الكهربائية في فرن طباخ أو محرك المروحة.
في المستقبل إن المحركات الحرارية ، كمحطات الطاقة الكهرحرارية ، وتجهيزات التدفئة تستهلك كميات هائلة من المحروقات المستخرجة من باطن الأرض (نفط ، غاز طبيعي ، فحم) وهي مصادر متوفرة بكميات محدودة وغير متجددة (خاصة النفط).
فمن الضروري خفض استهلاكها منعاً لنفاذها سريعاً. لذلك يجب البحث عن مصادر جديدة للطاقة من جهة ، والإقتصاد في استخدامها من جهة ثانية. فهناك احتياطي من الطاقة لا يزال قليل الإستعمال : إنها الطاقة الشمسية ، وتجري محاولات الآن للاستفادة منها. وهناك مصدران آخران للطاقة يمكن استثمارها : ألمد البحري وحرارة الأرض الجوفية. وأخيراً الطاقة الذرية التي يتوقع أن تشهد إقبالاً كبيراً في المستقبل رغم انتقادات علماء البيئة بسبب المشاكل التي تشيرها هذه الطاقة ، مثل إعادة تسخين المياه ، مثل إعادة التسخين المياه ، خطر الحوادث الذرية ، خطر التلوث لناجم عن تخزين النفايات الإشعاعية ، إلخ …..
كيف ندخر الطاقة
من أبسط السبل لتوفير الطاقة الإقلاع عن الإسراف. وبما أن القدر الأكبر من الطاقة المستهلكة يستخرج الآن من النفط (اما بواسطة الكهرباء المباشرة باستعمال محروقات السيارات والتدفئة) ، يصبح ادخار الطاقة مرادفاً لتوفير النفط.
وكثيرة هي أساليب خفض استهلاك الطاقة ، وهذه بعض الأمثلة على ذلك :
تطوير المحطات الكهروحرارية ومحركات السيارات وزيادة فعاليتها ، خفض نفايات المواد (مثل الورق والزجاج والألومنيوم ، إلخ….) التي تستهلك الطاقة لإنتاجها ،
إعادة استعمال النفايات العضوية بالإفادة من حرارة حريقها مضاعفة انتاجية المصانع ، وأخيراً الحد من الهدر الحراري للتدفئة المركزية.
طاقة البحار والمحيطات
في المستقبل ، سيكون البحر مصدراً للعديد من الطاقات "التناوبية" الحركة. هذه الطاقات الكامنة تظهر في الأمواج وسخونة الطبقات العليا التي تفوق دائماً سخونة الطبقات السفلى (بفعل التبدلات الحرارية) وأخيراً حركة المد والجزر.
م/ن
شخباركم
طلبت منكم حل درس ما الطاقة؟ في التمارين
دخيلكم ضروووووووووووووري