ما هي الطاقة؟ أين توجد؟ من أول من أثبت وجودها؟ وكيف نثبت وجودها؟
عندما أقول كلمة (طاقة) ما أول ما يصوره عقلك عن الطاقة؟ خذ دقيقة لتفكر وتجيب على هذا السؤال…
بالنسبة لي، أفكر بالبرق، الشمس والحرارة، الرياح، الحركة.
anoodreader.com
عندما أقول كلمة (طاقة) ما أول ما يصوره عقلك عن الطاقة؟ خذ دقيقة لتفكر وتجيب على هذا السؤال…
بالنسبة لي، أفكر بالبرق، الشمس والحرارة، الرياح، الحركة.
anoodreader.com
الطاقة موجودة منذ وجود الكوكب الأرضي الذي نعيش عليه الآن، ولكن العلماء وجدوا صعوبة بالغة بتفسيرها وماهيتها وكيفية اثبات وجودها، حتى أن العالم الفيزيائي ريتشارد فينمان (Richard Feynman) قال “لا أحد يعلم حقاً ماهي الطاقة”.
أتت كلمة طاقة أو (Energy) من الكلمة اليونانية (energeia) إينيرجا والتي تعني نشاط أو حركة. أما أول تعريف كان من قبل الفيلسوف أرسطو حيث قال: كل شيء موجود له طاقة تحافظ على وجوده وهي مرتبطة بنشاطه.
إجابة تساؤلي عن “من أول من أثبت وجود الطاقة؟” تكمن في هذه الاقتباسات من العلماء:
“من الضروري معرفته هو أننا لا نعم ماهي الطاقة في الفيزياء, ولكن توجد صيغ رياضية مختلفة لحسابها ودائما ما تعطي نفس الرقم. أشكال الطاقة عديدة ولكل شكل من أشكال الطاقة الصيغة الرياضية المرتبطة به…
“من الضروري معرفته هو أننا لا نعم ماهي الطاقة في الفيزياء, ولكن توجد صيغ رياضية مختلفة لحسابها ودائما ما تعطي نفس الرقم. أشكال الطاقة عديدة ولكل شكل من أشكال الطاقة الصيغة الرياضية المرتبطة به…
أشكال الطاقة هي: طاقة الجاذبية, الطاقة الحركية, الطاقة الحرارية, طاقة الوضع, الطاقة الكهربائية, الطاقة الكيميائية, الطاقة الإشعاعية, الطاقة النووية و طاقة الكتلة. وعندما نجمع كل الصيغ لأشكال الطاقة فإنها لن تتغير سوى دخولها للجسم أو خروجها منه….
توجد حقيقة أو قانون يحكم جميع الظواهر الطبيعية وهو يسمى قانون حفظ الطاقة وهو ينص على أنه هناك كمية محددة من الطاقة لا تتغير مع التغيرات التي تحدث في الطبيعة, إنها حقيقة غريبة ونستطيع اثباتها عن طريق حسابات رياضية تعطي نفس النتائج.”- ريتشارد فينمان (1964).
“أستطيع التعامل مع مفهوم الطاقة فقط عندما تكون مرتبطة بمبدأ حفظ الطاقة.” – ماكس بلانك (1887).
“ما نعرفه من قانون حفظ الطاقة هو أنه هنالك شيء، وهذا الشيء يبقى دائما بشكل ثابت.” – بوانكاريه(1902).
استغرق أيجاد مبدأ حفظ الطاقة عمل 20 سنة لعلماء مختلفين ومن مناطق مختلفة يحاولون إيجاد حلول مختلفة لمشاكل مختلفة من عام 1840م إلى عام 1860م, ثم بدى لهم أن هذه المشاكل المختلفة مترابطة مع بعضها.
وحتى نهاية عام 1860م تبين لهم أنها مترابطة بشكل كبير جداً لدرجة أنه يمكنهم الاشتقاق بين المعادلات بشكل منطقي. وكأن العلماء على مر الزمان والعصور ينسجون سجادة وكل عالم يساهم بعلمة (نسج السجاد) حتى اكتمل النسيج وأصبح كل شيء واضح!
تعريف الطاقة في الفيزياء هي المقدرة على الحركة وبذل شغل أو جهد.
ولكن ما هو الشغل وأي شغل نتحدث عنه؟
إن الطاقة والشغل عبارة عن خواص أو (أرقام). والأشياء المحسوسة (أنت وأي شيء حولك الآن) لها هذه الخواص بمعنى أن لديك خاصية الشغل والطاقة…
ولكن ما هو الشغل وأي شغل نتحدث عنه؟
إن الطاقة والشغل عبارة عن خواص أو (أرقام). والأشياء المحسوسة (أنت وأي شيء حولك الآن) لها هذه الخواص بمعنى أن لديك خاصية الشغل والطاقة…
مثلا خاصية الوضع تقيس المكان, خاصية السرعة تقيس الحركة, خاصية التسارع تقيس التغير في الحركة.
لنفهم الشغل بطريقة مبسطة… عندما تحرك كتاب انت تضغط عليه بقوه لتزيحه أو تحركه من مكانه (تغير مكانه من نقطة إلى أخرى)، فأنت استخدمت خاصية القوة والتغير في المكان (القوة x الإزاحة = الشغل)
لنفهم الشغل بطريقة مبسطة… عندما تحرك كتاب انت تضغط عليه بقوه لتزيحه أو تحركه من مكانه (تغير مكانه من نقطة إلى أخرى)، فأنت استخدمت خاصية القوة والتغير في المكان (القوة x الإزاحة = الشغل)
وإن لم يتغير من مكانه فهذا لا يسمى شغل مهما استهلكت من قوة لديك (كمحاولة تحريكك للشاحنة بدلا من الكتاب)، يجب أن يتغير شيء ليحدث (الشغل).
فالشغل خاصية تقيس الأشياء التي حدثت أو التي ستحدث.
ولهذا فالطاقة خاصية تقيس الأشياء المحتمل حدوثها…!
فالشغل خاصية تقيس الأشياء التي حدثت أو التي ستحدث.
ولهذا فالطاقة خاصية تقيس الأشياء المحتمل حدوثها…!
فهناك الكثير من الأشياء المحتمل حدوثها, مثل حمل الأشياء, السباحة, التسلق, الرقص, الركض, التفاعلات الكيميائية, الانفجارات النووية… أو باختصار يوجد العديد من الأشياء المحتمل حدوثها, وهي كلها أمثله على طاقة استعملت لعمل شغل ما.
إذا حملت صندوق فأنت تحول بعضاً من الطاقة الكيميائية التي في جسمك إلى طاقة الجاذبية وهذا التغير هو (شغل) على الصندوق عند حمله إلى أعلى. وأنت لا تستعمل كل الطاقة الكيميائية التي في جسمك فقط القليل منها. وكل “الطاقة” التي في جسمك هي عبارة عن جميع الأشياء التي من “الممكن” أن تفعلها,
أما “الشغل” هو الأشياء التي “فعلتها”.
للصندوق العديد من أنواع الطاقة, كطاقة الجاذبية وطاقة الوضع, طاقة حرارية, كيميائية, ونووية بداخل جزيئاته! وكل هذه الطاقات بداخلة لم تستخدم لعمل (شغل)…
فكيف نقيس جميع أنواع الطاقة بداخل الصندوق أو أي جسم؟
للصندوق العديد من أنواع الطاقة, كطاقة الجاذبية وطاقة الوضع, طاقة حرارية, كيميائية, ونووية بداخل جزيئاته! وكل هذه الطاقات بداخلة لم تستخدم لعمل (شغل)…
فكيف نقيس جميع أنواع الطاقة بداخل الصندوق أو أي جسم؟
نحن لا نقيسها بشكل مباشر مثل السرعة لجسم ما.
الطاقة والشغل عبارة عن أشياء مخفية عن الأنظار, نقيسها عن طريق تصنيفها إلى أنواع طاقة وقياس كل طاقة على حدى.
مثلا نريد قياس طاقة الجاذبية للصندوق عندما نرفعه عن الأرض بمسافة 10 متر وله كتله تساوي (5kg)…
الطاقة والشغل عبارة عن أشياء مخفية عن الأنظار, نقيسها عن طريق تصنيفها إلى أنواع طاقة وقياس كل طاقة على حدى.
مثلا نريد قياس طاقة الجاذبية للصندوق عندما نرفعه عن الأرض بمسافة 10 متر وله كتله تساوي (5kg)…
نستطيع قياس طاقة الوضع للجاذبية الأرضية لهذا الصندوق عن طريق هذه المعادلة:
GPE (gravitational potential energy)= mgh حيث أن GPE تعني طاقة الوضع للجاذبية و m تمثل كتلة الصندوق, g يمثل ثابت الكتلة الأرضية وh يمثل المسافة… بعد العملية الحسابية GPE= (5kg)(9.8m/s2)(10m)= 490J.
GPE (gravitational potential energy)= mgh حيث أن GPE تعني طاقة الوضع للجاذبية و m تمثل كتلة الصندوق, g يمثل ثابت الكتلة الأرضية وh يمثل المسافة… بعد العملية الحسابية GPE= (5kg)(9.8m/s2)(10m)= 490J.
وهكذا نعرف أن الصندوق له طاقة وضع جاذبية تساوي 490J.
كلما أرتفع الصندوق عن الأرض ستزيد طاقة الوضع له.
أما إن أردنا معرفة الطاقة الحركية لجسم ما كالسيارة مثلا, سنستعمل قانون آخر وهو قانون الطاقة الحركية:
KE (kinetic energy) =1/2mv2
حيث أن KE تعني الطاقة الحركية…
كلما أرتفع الصندوق عن الأرض ستزيد طاقة الوضع له.
أما إن أردنا معرفة الطاقة الحركية لجسم ما كالسيارة مثلا, سنستعمل قانون آخر وهو قانون الطاقة الحركية:
KE (kinetic energy) =1/2mv2
حيث أن KE تعني الطاقة الحركية…
و m تمثل الكتلة, v تمثل السرعة.
كلما زادت السرعة زادت معها الطاقة الحركية.
توجد أنواع عديدة للطاقة ولكل نوع المعادلة الخاصة بها لحسابها. فإذا تحولت الطاقة من نوع إلى آخر هذا معناة أنك تبذل (شغل).
كلما زادت السرعة زادت معها الطاقة الحركية.
توجد أنواع عديدة للطاقة ولكل نوع المعادلة الخاصة بها لحسابها. فإذا تحولت الطاقة من نوع إلى آخر هذا معناة أنك تبذل (شغل).
كل أنواع الطاقة يمكن تقسيمها إلى نوعين أساسيين , النوع الأول هي (PE) طاقة الوضع وتعتبر مرتبطة بالمكان…و النوع الثاني هو (KE) الطاقة الحركية وتعتبر مرتبطة بالحركة.
لنتذكر أن الطاقة تعطينا معلومات عن احتمالية حدوث الأشياء، والشيء الوحيد الذي يمكن أن يحدث هو…
لنتذكر أن الطاقة تعطينا معلومات عن احتمالية حدوث الأشياء، والشيء الوحيد الذي يمكن أن يحدث هو…
الانتقال من مكان إلى مكان آخر…لهذا طاقة الوضع والطاقة الحركية تستطيع تلخيص معنى الطاقة.
الصورة توضح تقسيم أنواع الطاقة المختلفة إلى طاقتين رئيسيتين وهما طاقة الوضع (PE) والطاقة الحركية (KE)… فمثلاً الطاقة النووية عبارة عن طاقة وضع الإلكترونات والبروتونات.
الصورة توضح تقسيم أنواع الطاقة المختلفة إلى طاقتين رئيسيتين وهما طاقة الوضع (PE) والطاقة الحركية (KE)… فمثلاً الطاقة النووية عبارة عن طاقة وضع الإلكترونات والبروتونات.
أما الطاقة الكيميائية هي عبارة عن طاقة الوضع للروابط الكيميائية. إن الوضع والحركة للأجسام نسبية, فأنت تحدد نقطة البداية والنهاية لأي جسم ما, لهذا الناتج لحساب الطاقة للجسم سيكون مختلف باختلاف نقطة البداية والنهاية, وهذا أكبر دليل على أن الطاقة ليست شيء ملموس، بل هي “أرقام”.
❇️المصادر العلمية تعرض في كتاب (تساؤل، قراءة، اكتشاف) الجزء الثاني.
❇️ ألق نظرة على الجزء الأول من الكتاب: anoodreader.com
❇️ ألق نظرة على الجزء الأول من الكتاب: anoodreader.com
جاري تحميل الاقتراحات...