الطاقة الكامنة هي الطاقة المخزونة لجسم ما في حالة السكون، وهي إحدى شكلي الطاقة. الشكل الآخر هو الطاقة الحركية؛ وهي الطاقة التي يبديها الجسم في حالة الحركة. تعتبر الطاقة الكامنة مفهومًا أساسيًا لأي نقاش فيزيائي، وهي إحدى أكثر المتغيرات المؤثرة في المعادلات التي تفسر كوننا المعروف.
الطاقة الكامنة هي اسمٌ على مسمى، على الرغم من وجود بعض التعقيدات. تعتمد الطاقة الكامنة لجسم ما على موضعه بالنسبة للأجسام الأخرى. على سبيل المثال؛ تتمتع طوبة البناء بقدرة أكبر من الطاقة الكامنة عندما تكون معلقة ومتدلية من مبنى ذي طابقين عن تلك التي تكون موضوعة على الأرض.
ذلك لأن موضع الطوبة المتدلية بالنسبة للأرض يعطيها المزيد من الطاقة. على الرغم من ذلك، عندما توضع طوبتان بجوار بعضهما البعض لا يؤثر ذلك على الطاقة الكامنة لأي منهما، ذلك لأنه لا توجد قوة تؤثر عليهما.
نفس المبدأ يمكن تطبيقه على أي مقياس، سواء كان مجَرِّيًا أم ذريًا. في الواقع، تمتلك الذرات طاقة كامنة أيضًا، على الرغم من أن حركتها المستمرة تُحوِّل الكثير من طاقاتها الكامنة إلى طاقة حركية.
كيف تُحسب الطاقة الكامنة ؟
تشير الطاقة إلى قدرة الجسم أو النظام على أداء شغل. وتكون على أشكال كثيرة، بما في ذلك الميكانيكية، الحرارية، الكيميائية، النووية وغيرها. يشير الشغل إلى انتقال الطاقة من جسم إلى آخر، وله علاقة وثيقة مع الطاقة الحركية. القُدرة هي معدل نقل الطاقة بين جسمين أو أكثر. ترتبط هذه المفاهيم الثلاثة ارتباطًا وثيقًا، وفهم كل مفهوم منها يتطلب فهم سياقات المفاهيم الأخرى.
وحدة قياس الطاقة والشغل هي الجول، سُميت على اسم العالم جيمس بريسكوت جول، الفيزيائي المسؤول عن وضع معادلات نقل الطاقة. يُقاس الشغل والطاقة باستخدام نفس الوحدات لأنهما وجهان لعملة واحدة؛ الشغل هو مجرد طاقة في حالة حركة.
تقاس القدرة بالواط، وهو اسم المخترع الاسكتلندي جيمس وات. القدرة الكهربائية هي مقياس تولد الحرارة. متى ما حدث انتقال للطاقة، تولدت حرارة، وكلما زادت سرعة انتقالها، تولدت حرارة أكبر.
يُمكنك تصور هذا التفاعل أو التأثر بطريقة سهلة باستخدام اليدين. فعندما تشعر بالبرد، قد تفرك يديك معًا لتولد الحرارة. الآن فكر فيما لو كانت يداك تهتز معًا بأسرع ما يمكن. سيتم استهلاك المزيد من الطاقة، ما يعني المزيد من الشغل. هذا الشغل يتطلب قدرة أكبر، والتي تولد المزيد من الحرارة.
الطاقة الكامنة لأي جسم هي قياس لإمكانيته على (القيام بشغل، توليد حرارة أو توليد قُدرة). لهذا السبب، فإن حساب الطّاقة الكامنة للجسم هو مجموع (كتلته، وبُعده عن الأرض، شحنتة الكهربائية، وبُعده عن الأجسام الأخرى)، والقوى المرنة الداخلية (أي قوة ميكانيكية داخلية).
للتبسيط أكثر، يمكن كتابة المعادلة على النحو التالي: الطاقة الكامنة = mgh؛
- m هي الكتلة، وتقاس بالكيلوغرام.
- g هو التسارع الناتج عن الجاذبية (مربع الثانية/ 9.8 م على سطح الأرض).
- h هو الارتفاع، ويقاس بالمتر.
اقرأ أيضًا:
هل نحن أمام ثورة ستزيد من قدرتنا على تخزين الطاقة الشمسية آلاف المرات؟
علماء يقترحون تفسيرًا جديدً للطاقة المظلمة
ترجمة: أزهر البكري
تدقيق: محمد نجيب العباسي
