آشنایی با ۲ دسته بندی کلی انواع انرژی

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چگونه می توانید با یک دوچرخه سریع تر از یک ماشین بروید؟

یا چگونه می توانید با یک کبریت یک آتش بزرگ روشن کنید؟

پاسخ به این سوالات در مفهوم انرژی نهفته است.

انرژی یکی از مهم ترین و جذاب ترین مفاهیم علم فیزیک است که می تواند به ما بگوید که چگونه می توانیم کارهای بزرگ و کوچک را انجام دهیم.

انرژی در طبیعت به صورت های مختلفی وجود دارد و می تواند از یک شکل به شکل دیگر تبدیل شود.

در مقاله انواع انرژی، ما به دو نوع اصلی انرژی که در فیزیک مطرح هستند، یعنی انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل، می پردازیم. پس با ما همراه باشید.

1# انرژی چیست؟

انرژی یکی از مفاهیم مهم و جذاب علم فیزیک است.

انرژی را می توان به عنوان توانایی انجام کار تعریف کرد.

بدون انرژی، هیچ چیز در جهان نمی تواند حرکت کند، صدا بسازد، گرم شود یا روشن شود.

انرژی در طبیعت به صورت های مختلفی وجود دارد و می تواند از یک شکل به شکل دیگر تبدیل شود.

برای مثال، انرژی خورشیدی می تواند به انرژی حرارتی، نوری یا الکتریکی تبدیل شود.

انرژی باد می تواند به انرژی جنبشی یا الکتریکی تبدیل شود.

انرژی شیمیایی در سوخت می تواند به انرژی حرارتی یا جنبشی تبدیل شود.

2# انرژی جنبشی

انرژی جنبشی یکی از انواع انرژی است که یک جسم به خاطر حرکت خود دارد.

به عبارت دیگر هر جسمی که در حال حرکت است، انرژی جنبشی دارد.

مقدار انرژی جنبشی یک جسم به دو عامل بستگی دارد: جرم و سرعت.

جرم یک جسم به معنای مقدار ماده ای است که در آن وجود دارد.

سرعت یک جسم به معنای میزان تغییر مکان آن در واحد زمان است.

هرچه جرم یا سرعت یک جسم بیشتر باشد، انرژی جنبشی آن نیز بیشتر است.

1-2# فرمول انرژی جنبشی

فرمول انرژی جنبشی یک جسم را می توان به صورت نشان داده شده در تصویر بالا نوشت.

که در آن Ek​ انرژی جنبشی، m جرم و v سرعت جسم است.

واحد انرژی جنبشی در سیستم بین المللی واحدها (SI) ژول (J) است.

یک ژول برابر است با انرژی مورد نیاز برای حرکت دادن یک جسم با جرم یک کیلوگرم به مسافت یک متر با سرعت یک متر بر ثانیه.

2-2# انواع انرژی جنبشی

انرژی جنبشی در طبیعت به صورت های مختلفی وجود دارد.

برخی از انواع انرژی جنبشی عبارت اند از:

• انرژی جنبشی خطی: انرژی جنبشی خطی انرژی است که یک جسم به خاطر حرکت خود در یک خط راست دارد.
  برای مثال، وقتی یک توپ را پرتاب می کنیم، توپ انرژی جنبشی خطی دارد.
  هرچه سرعت توپ بیشتر باشد، انرژی جنبشی خطی آن نیز بیشتر است.
• انرژی جنبشی چرخشی: انرژی جنبشی چرخشی انرژی است که یک جسم به خاطر چرخش خود دور یک محور دارد.
  برای مثال، وقتی یک چرخ دوچرخه را می چرخانیم، چرخ انرژی جنبشی چرخشی دارد.
  هرچه سرعت چرخش چرخ بیشتر باشد، انرژی جنبشی چرخشی آن نیز بیشتر است.
• انرژی جنبشی ارتعاشی: انرژی جنبشی ارتعاشی انرژی است که یک جسم به خاطر ارتعاش خود دارد.
  ارتعاش یعنی حرکت رفت و برگشتی یک جسم در اطراف یک نقطه تعادل. برای مثال، وقتی یک زنجیره را می لرزانیم، زنجیره انرژی جنبشی ارتعاشی دارد.
  هرچه دامنه یا فرکانس ارتعاش زنجیره بیشتر باشد، انرژی جنبشی ارتعاشی آن نیز بیشتر است.
• انرژی جنبشی نوری: انرژی جنبشی نوری انرژی است که در امواج یا ذرات الکترومغناطیسی حمل می شود.
  این امواج یا ذرات می توانند به چشم دیده شوند یا نشانده باشند.
  این شامل نور قابل مشاهده، اشعه ایکس، گاما، فرابنفش، رادیویی و مایکروویو است.
  این انرژی توسط امواج الکترومغناطیسی تولید می شود و معمولا از طریق گرما تجربه می شود.
  انرژی جنبشی نوری در خطوط راست در فضا و ماده حرکت می کند.
• انرژی جنبشی الکتریکی: انرژی جنبشی الکتریکی انرژی است که در جریان الکترون ها حمل می شود.
  جریان الکترون ها به معنای حرکت الکترون ها از یک نقطه به نقطه دیگر در یک مدار الکتریکی است.
  این انرژی توسط یک منبع ولتاژ تولید می شود و می تواند به صورت های دیگری مانند گرما، نور یا مغناطیس تبدیل شود.

3-2# مثال های انواع انرژی جنبشی در زندگی روزمره

انرژی جنبشی در زندگی روزمره ما بسیار مشاهده می شود.

برخی از مثال های انرژی جنبشی عبارت اند از:

• یک ماشین که در جاده حرکت می کند، انرژی جنبشی خطی دارد.
• یک توپ فوتبال که در هوا پرتاب می شود، انرژی جنبشی خطی و چرخشی دارد.
• یک آویز که به یک نخ آویزان است، انرژی جنبشی ارتعاشی دارد.
• یک بادبان که توسط باد می چرخد، انرژی جنبشی چرخشی دارد.
• یک زنگوله که به صدا در می آید، انرژی جنبشی ارتعاشی دارد.

3# انرژی پتانسیل

انرژی پتانسیل یک نوع از انرژی است که یک جسم به خاطر وضعیت خود دارد.

انرژی پتانسیل یک جسم به دو عامل بستگی دارد: جرم و موقعیت.

جرم یک جسم به معنای مقدار ماده ای است که در آن وجود دارد.

موقعیت یک جسم به معنای فاصله یا زاویه آن نسبت به یک نقطه مرجع است.

هرچه جرم یا اختلاف موقعیت یک جسم نسبت به مرجع بیشتر باشد، انرژی پتانسیل آن نیز بیشتر است.

1-3# فرمول انرژی پتانسیل

فرمول انرژی پتانسیل یک جسم به شکل نشان داده شده در تصویر نوشته می شود.

که در آن PE انرژی پتانسیل، m جرم، g شتاب گرانش و h ارتفاع جسم است.

واحد انرژی پتانسیل در سیستم بین المللی واحدها (SI) ژول (J) است.

یک ژول برابر است با انرژی مورد نیاز برای بلند کردن یک جسم با جرم یک کیلوگرم به ارتفاع یک متر.

2-3# انواع انرژی پتانسیل

انرژی پتانسیل در طبیعت به صورت های مختلفی وجود دارد.

برخی از انواع انرژی پتانسیل عبارت اند از:

• انرژی پتانسیل گرانشی: انرژی گرانشی انرژی است که یک جسم به خاطر ارتفاع خود نسبت به سطح زمین دارد.
  برای مثال، وقتی یک توپ را بر روی یک میز قرار می دهیم، توپ انرژی پتانسیل گرانشی دارد.
  هرچه ارتفاع توپ بیشتر باشد، انرژی پتانسیل گرانشی آن نیز بیشتر است.
• انرژی پتانسیل الاستیک: انرژی الاستیک انرژی است که یک جسم به خاطر تغییر شکل خود دارد.
  برای مثال، وقتی یک بادکنک را باد می کنیم، بادکنک انرژی پتانسیل الاستیک دارد.
  هرچه بادکنک بیشتر باد شود، انرژی پتانسیل الاستیک آن نیز بیشتر است.
• انرژی پتانسیل الکتریکی: انرژی الکتریکی انرژی است که یک جسم به خاطر وجود یک میدان الکتریکی دارد.
  برای مثال، وقتی یک باتری را به یک لامپ متصل می کنیم، باتری انرژی پتانسیل الکتریکی دارد.
  هرچه ولتاژ باتری بیشتر باشد، انرژی پتانسیل الکتریکی آن نیز بیشتر است.
• انرژی پتانسیل شیمیایی: انرژی شیمیایی انرژی است که یک جسم به خاطر ترکیبات شیمیایی خود دارد.
  برای مثال، وقتی یک کبریت را اشتعال می دهیم، کبریت انرژی پتانسیل شیمیایی دارد.
  هرچه مقدار ماده سوختنی بیشتر باشد، انرژی پتانسیل شیمیایی آن نیز بیشتر است.
  انرژی پتانسیل شیمیایی می تواند در واکنش های شیمیایی آزاد شود و به انرژی های دیگری مانند حرارتی، نوری یا جنبشی تبدیل شود.
• انرژی پتانسیل هسته ای: انرژی هسته ای انرژی است که یک جسم به خاطر ساختار هسته ای خود دارد.
  برای مثال، وقتی یک بمب اتمی منفجر می شود، بمب انرژی پتانسیل هسته ای دارد.
  هرچه مقدار ماده هسته ای بیشتر باشد، انرژی پتانسیل هسته ای آن نیز بیشتر است.
  انرژی پتانسیل هسته ای می تواند در واکنش های هسته ای آزاد شود و به انرژی های دیگری مانند حرارتی، نوری یا جنبشی تبدیل شود.

3-3# مثال هایی از انواع انرژی پتانسیل در زندگی روزمره

انرژی پتانسیل در زندگی روزمره ما بسیار مشاهده می شود.

برخی از مثال های انرژی پتانسیل عبارت اند از:

• یک سنگ که بر روی یک کوه قرار دارد، انرژی پتانسیل گرانشی دارد.
• یک تیر کمان که کشیده می شود، انرژی پتانسیل الاستیک دارد.
• وقتی که دو جسم را به هم می کشیم انرژی پتانسیل الکتریکی در آن ها ایجاد می شود.
• یک سوخت فسیلی که در زمین ذخیره شده است، انرژی پتانسیل شیمیایی دارد.
• یک هسته اورانیوم انرژی پتانسیل هسته ای دارد.

4# تبدیل انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل

انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل با هم ارتباط دارند و می توانند به یکدیگر تبدیل شوند.

این تبدیل ها در طبیعت و زندگی روزمره بسیار رایج هستند.

برای مثال، وقتی یک توپ را از بالای یک کوه رها می کنیم، انرژی پتانسیل آن کم می شود و انرژی جنبشی آن زیاد می شود.

وقتی توپ به زمین می رسد، انرژی جنبشی آن کم می شود و انرژی پتانسیل آن زیاد می شود.

این تبدیل ها می توانند چندین بار تکرار شوند؛ اما هر بار بخشی از انرژی به شکل گرما یا صدا از دست می رود.

برای مثال دیگر، وقتی یک تیر کمان را کشیده و رها می کنیم، انرژی پتانسیل الاستیک آن به انرژی جنبشی خطی تبدیل می شود.

وقتی تیر به هدف می رسد، انرژی جنبشی آن به انرژی پتانسیل گرانشی تبدیل می شود.

در تبدیل انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل، یک قانون مهم وجود دارد که قانون بقای انرژی نام دارد.

این قانون بیان می کند که انرژی نمی تواند از بین برود یا ایجاد شود، بلکه فقط می تواند از یک شکل به شکل دیگر تغییر کند.

به عبارت دیگر، مجموع انرژی در یک سیستم بسته ثابت است.

برای مثال، در مورد توپ و کوه، مجموع انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی توپ در هر نقطه از مسیرش برابر است با انرژی پتانسیل اولیه اش.

اگر انرژی گرما یا صدا را هم در نظر بگیریم، مجموع انرژی توپ و محیط اطرافش هم ثابت است.

قانون بقای انرژی یکی از قوانین مهم فیزیک است که در بسیاری از پدیده ها و فرآیندها اعمال می شود.