الطاقة الحركية هي طاقة الكتلة عندما تكون في حالة حركة. الطاقة الحركية للجسم هي الطاقة التي يكتسبها الجسم بسبب حركته. في الميكانيكا النيوتنية (الكلاسيكية)، التي تصف الأجسام المجهرية التي تتحرك في جزء صغير من سرعة الضوء، يمكن حساب الطاقة الحركية (E) لجسم ضخم في حالة حركة بنصف كتلته (m) في ضعف مربع سرعته (v):
E = 1/2mv2
لاحظ أن الطاقة عبارة عن كمية عددية، أي أنها لا تعتمد على الاتجاه، وهي دائماً قيمة موجبة. عندما نضاعف الكتلة، نضاعف الطاقة. ومع ذلك، عندما نضاعف السرعة، تزيد الطاقة أربعة أضعاف.
ولعل أهم خاصية للطاقة الحركية هي قدرتها على إنجاز شغل (work). يُعرَّف الشغل بأنه القوة المؤثرة على جسم ما باتجاه حركتهِ. يرتبط الشغل والطاقة ارتباطًا وثيقًا فيمكن تبديلهما معًا. في حين أن طاقة الحركة عادة ما يتم التعبير عنها ب (E = ½mv2)، فالشغل (W) هو القوة (F) ضرب المسافة (d):
W = Fd
إذا أردنا تغيير الطاقة الحركية لجسم عملاق، علينا القيام بشغل عليه. على سبيل المثال، لغرض رفع جسم ثقيل، يجب علينا القيام بشغل للتغلب على قوة الجاذبية وتحريك الجسم إلى الأعلى. إذا كان الجسم ثقيلًا بشكل مضاعف، فإنه يتطلب شغلًا مضاعفًا لرفعه إلى نفس المسافة. كما يتطلب الأمر ضعف الشغل لرفع نفس الجسم مرتين. كذلك، لتحريك جسم ثقيل على الأرض، يجب علينا التغلب على قوة الاحتكاك بين الجسم والأرضية.
الشغل المطلوب يتناسب مع وزن الجسم والمسافة التي يتم تحريكها. (لاحظ أنك إذا كنت تحمل بيانو على ظهرك أسفل أحد الممرات، في الحقيقة أنت لا تقوم بأي شغل حقيقي).
يتطلب الأمر القيام بشغل لرفع وزن ما ووضعه على رف أو لغرض الضغط على نابض.
ماذا يحدث للطاقة إذن؟
نحن نعلم أن الطاقة تُحفظ، أي أن الطاقة لا تفنى ولا يمكن استحداثها، ويمكن تحويلها فقط من شكل إلى آخر. في كلا الحالتين، يتم تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كامنة لأنه على الرغم من أنها لا تقوم بأي شغل فعليًا، إلا أن لديها القدرة على القيام بالشغل. إذا أسقطنا الجسم من الرف أو حررنا النابض، فإن الطاقة الكامنة تتحول مرة أخرى إلى طاقة حركية.
يمكن أيضًا للطاقة الحركية أن تنتقل من جسم إلى آخر في حالة الاصطدام، والتي يمكن أن تكون مرنة أو غير مرنة. كمثال على الاصطدام المرن هو عندما تصطدم احدى كرات البلياردو بكرة أخرى.
عند تجاهُل الاحتكاك بين الكرات أو الاحتكاك مع الطاولة أو أي دوران للكرة، من منظور مثالي فإن إجمالي الطاقة الحركية للكرتين بعد الاصطدام يساوي الطاقة الحركية للكرة قبل الاصطدام.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحويل الطاقة الحركية إلى أشكال أخرى من الطاقة والعكس صحيح. على سبيل المثال، يمكن تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية بواسطة المولد أو إلى طاقة حرارية مثل فرامل السيارة.
وعلى العكس، يمكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية بواسطة المحرك الكهربائي، ويمكن تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة حركية بواسطة التوربينات البخارية، ويمكن تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة حركية بواسطة محرك الاحتراق الداخلي.
اقرأ أيضًا:
ما هو مصدر الطاقة الحركية الناتجو من سقوط جسم ما؟
ما هي الطاقة من منظور الفيزياء؟
ترجمة: أزهر البكر
تدقيق: جعفر الجزيري
