الطاقة الميكانيكية

يقصد عادة بالطاقة الميكانيكية لجسم ما مجموع [[طاقة حركة|طاقة حركته]] و[[طاقة الوضع]]. وللتفريق بين الطاقة الميكانيكية وغيرها من أنواع أخرى للطاقة، نذكر هنا عدة من تلك الأنواع الأخرى :
 
* [[طاقة داخلية]] وهي طاقة تتعلق بالحالة المجهرية للجسم، وحركة الجزيئات فيه.
* [[طاقة كيميائية]] وهي تتمثل في الطاقة المخزونة في الأربطة بين الذرات في الجزيئات.
* [[طاقة نووية]] وهي [[تآثر قوي|التآثر القوي]] بين [[بروتون|البروتونات]] و[[نيوترون|النيوترونات]] في أنوية الذرات.
* [[طاقة إشعاعية]] وهي طاقة كهرومغناطيسية تنشأ عن تغير [[مجال كهربائي|المجال الكهربائي]] أو المجال المغناطيسي وتظهر على هيئة [[فوتون|فوتونات]]
* طاقة الإلكترونات في الذرة حيث تتخذ كمات محدودة(quanta) في المدارات حول النواة. وهذه تُدرس في [[ميكانيكا الكم]]
 
 
ونستعرض هنا الطاقة الميكانيكية :
  
1- الطاقة الكامنة المرونية وترتبط باستطالة الجسم المرن أو انضغاطه.
و عندما يستطيل أو ينضغط الجسم المرن بمقدار x حيث ثابت مرونته k، فإنه يخزن طاقة كامنة مرونية مقدارها:
 
Epe=k. x²/2
وعند السماح للجسم المنضغط بالحركة تتحول تلك الطاقة المخزونة [[طاقة الوضع]] إلى [[طاقة حركة]].
2-الطاقة الكامنة الثقالية وترتبط بارتفاع الجسم عن الأرض:
عندما يكون جسم كتلته M على ارتفاع H من سطح [[أرض|الأرض]]، نقول أنه يخزن طاقة كامنة ثقلية [[طاقة الوضع]] مقدارها :
Ep= M.g. H
حيث M تمثل كتلة الجسم [[كيلوجرام|بالكيلوجرام]]
 
H ارتفاع الجسم عن سطح الأرض [[متر|بالمتر]]
g عجلة الجاذبية الأرضية [[نيوتن /كيلوجرام]] (N/Kg)
وتُعطى الطاقة الميكانيكية بالمعادلة :
E = Ep + Ek
حيث Ek [[طاقة الحركة]]، Ep [[طاقة الوضع]] للجسم.
وكما تنص المعادلة فمجموع طاقة حركة الجسم وطاقة وضعه ثابت، وهي طاقته الميكانيكية.
تتغير طاقة الوضع لجسم بتغير ارتفاعه عن سطح [[أرض|الأرض]]. فإذا افترضنا مؤقتا أن طاقة الوضع لجسم على سطح الأرض تساوي صفرا، ثم قمنا بقذف حجر عموديا إلى أعلى، يبدأ الجسم [[طاقة حركة|بطاقة حركة]] عالية وما يلبث أن تهدأ سرعته رويدا رويدا بفعل [[جاذبية|الجاذبية]] أو [[ثقالة|الثقالة]] وتتحول طاقة حركته خلال ارتفاعه إلى طاقة وضع. حتى إذا وصل الحجر إلى أقصى ارتفاع له تكون كل طاقة حركته قد تحولت إلى طاقة وضع. ويبدأ الحجر بفعل طاقة الوضع التحرك ثانيا إلى أسفل حيث تزداد سرعته إلى أن يلتقي بالأرض، عندئذ تكون طاقة وضعه (التي اكتسبها في العلاء) قد تحولت إلى طاقة حركة ثانيا. وباصتدامه بالأرض تتحول طاقة حركته فورا إلى [[طاقة حرارية]]. وهذا يحقق قانون [[انحفاظ الطاقة]].
وفي كل نقطة من مسار الحجر أثناء الصعود والهبوط يكون مجموع طاقة حركته وطاقة وضعه ثابتا.أي إذا تزايدت واحدة تنقص الأخرى بنفس القدر.
وتـُقاس طاقة الوضع مثلما تقاس طاقة الحركة، بوحدة كيلوجرام.²متر. ⁻²ثانية أو [[جول]].