زمان مطالعه: ۵ دقیقه

با سلام و احترام خدمت مخاطبین عزیز وبلاگ بین جو (Binjo)، در این مقاله قصد داریم تا به مبحث انرژی و تبدیل‌های آن از علوم پایه هفتم دوره متوسطه اول بپردازیم.

مطالعه و شناخت مفهوم انرژی، این امکان را برای ما فراهم می کند تا درک بهتری از پدیده های فیزیکی و شیمیایی پیدا کنیم. در این مقاله با موضوع انرژی و تبدیل های آن آشنا می‌شویم.

کار

هنگامی که نیرویی به جسم وارد کنیم که به سبب آن، جسم جا به جا شود کار انجام می شود. پس کار انجام شده به مقدار نیروی وارد شده و مقدار جا به جایی بستگی دارد.

نکته: هرچه مقدار نیروی وارد شده به جسم و جا به جایی آن بیشتر باشد، کار انجام شده بیشتر است.

محاسبه کار انجام شده

فرمول محاسبه کار

در این رابطه نیرو بر حسب نیوتن (N)، جا به جایی بر حسب متر (m) و کار بر حسب ژول (J) بیان می شود.

نکته: با توجه به فرمول کار، اگر هر یک از کمیت های نیرو یا جا به جایی صفر باشند، کار رخ نمی دهد. بنابراین در حالت های زیر کار انجام نمی شود:
• اگر نیروی وارد شده به جسم برای حرکت دادن آن کافی نباشد ، کار رخ نمی دهد (جابه جایی صفر است). مثل هُل دادن جعبه ای بزرگ که باعث حرکتش نشود.
• اگر نیروی وارد شده به جسم فقط برای جلوگیری از نیروی جاذبه زمین و در جهت سقوط نکردن جسم باشد، کار انجام نشده است (جابه جایی صفر است). مثل وزنه برداری که وزنه را بالای سرش نگه داشته است.
• اگر حرکت جسمی در اثر وارد شدن نیرو به آن نباشد، کار صورت نگرفته است. مثل حرکت اجسام و برخی شهاب سنگ ها در فضای بیکران (نیرو صفر است).

مثال: جرثقیلی ۴۰۰۰ نیوتن خاک را با صرف ۱۰۰۰۰۰ ژول انرژی جا به جا کرده است. مقدار جا به جایی را محاسبه کنید.

پاسخ مثال برای موضوع کار

انرژی

به توانایی انجام کار انرژی گفته می شود که به شکل های متفاوتی وجود دارد و مهم ترین ویژگی آن قابلیت تبدیل آسان از یک شکل به شکل دیگر است.

انواع انرژی

انرژی جنبشی
انرژی پتانسیل

انرژی جنبشی

به انرژی که جسم به علت حرکت خود دارد، انرژی جنبشی گفته می شود. باد، آب رودخانه، پرنده ی در حال پرواز و … دارای انرژی جنبشی هستند.

محاسبه انرژی جنبشی

انرژی جنبشی هر جسم، به جرم جسم و مقدار سرعت آن بستگی دارد که به صورت زیر محاسبه می شود.

فرمول محاسبه انرژی جنبشی

که در این رابطه جرم برحسب کیلوگرم (Kg)، سرعت بر حسب متر بر ثانیه (m) و انرژی جنبشی بر حسب ژول (J) است.

مثال: اتومبیلی به جرم ۱۰۰۰ کیلوگرم و با سرعت ۸۰ متر بر ثانیه درحال حرکت است. انرژی جنبشی این اتومبیل را محاسبه کنید.

پاسخ مثال برای انرژی جنبشی

انرژی پتانسیل

وقتی فنری کشیده یا فشرده می شود و یا وسیله ای از سقف آویزان می شود دارای انرژی ذخیره شده است که به آن انرژی پتانسیل می گویند.این نوع انرژی تا آزاد نشوند کاری انجام نمی شود.

انواع انرژی پتانسیل

انرژی پتانسیل کشسانی

انرژی ذخیره شده در اجسامی مثل کش، فنر و نوار لاستیکی که هر گاه آن ها را بکشیم این نوع از انرژی پتانسیل در آن ها ذخیره می شوند.

انرژی پتانسیل شیمیایی

انرژی ذخیره شده در انواع مواد غذایی و سوخت ها که برای آزاد شدن انرژی آن ها باید یک تغییر شیمیایی رخ بدهد.

انرژی پتانسیل هسته ای یا اتمی

انرژی ذخیره شده در هسته ی برخی از اتم ها. مثل هسته اورانیوم.

انرژی پتانسیل گرانشی

انرژی ذخیره شده در اجسامی که با ارتفاع از زمین ثابت هستند. این نوع انرژی به وزن جسم و ارتفاع جسم از سطح زمین وابسته است. هر چه وزن جسم و ارتفاعش از سطح زمین بیشتر باشد، انرژی پتانسیل گرانشی اش بیشتر است. مثل کتابی که در قفسه کتابخانه قرار دارد.

محاسبه انرژی پتانسیل گرانشی

فرمول محاسبه انرژی پتانسیل گرانشی

که در این رابطه یکای اندازه گیری وزن نیوتن (N)، ارتفاع متر (m) و انرژی پتانسیل گرانشی ژول (J) می باشد.

مثال: انرژی پتانسیل گرانشی چتربازی به جرم ۹۰ کیلوگرم وقتی که در ارتفاع ۱۳۰ متری سطح زمین است، چقدر است؟

پاسخ مثال برای انرژی پتانسیل گرانشی

صورت های انرژی

انرژی صورت های گوناگون دارد. بعضی از صورت های انرژی عبارتند از‌ انرژی شیمیایی،‌ انرژی گرمایی، انرژی مکانیکی (حرکتی)، انرژی الکتریکی، انرژی نورانی و انرژی صوتی. در ادامه مثال هایی برای تبدیل صورت های انرژی مشاهده می کنیم.

• وسایلی مثل اتو و کتری برقی: تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی گرمایی
• وسایلی مثل پنکه و ماشین لباسشویی: تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرکتی
بالا بردن سنگ به بالای تپه: تبدیل انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل گرانشی
ذخیره کردن آب پشت سد: تبدیل انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل گرانشی
کشیدن کمان و فشرده کردن فنر: تبدیل انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل کشسانی
غلتیدن سنگ از بالای کوه به سمت پایین: تبدیل انرژی پتانسیل گرانشی به انرژی جنبشی
رها کردن آب پشت سد: تبدیل انرژی پتانسیل گرانشی به انرژی جنبشی
رها شدن تیر از کمان و آزاد شدن فنر فشرده شده: تبدیل انرژی پتانسیل کشسانی به انرژی جنبشی
• وسایلی مثل لامپ: تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی نورانی و گرمایی
•  صفحات خورشیدی: تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی

قانون پایستگی انرژی

بر اساس این قانون انرژی هرگز به وجود نمی آید یا از بین نمی رود، تنها شکل آن تغییر می کند و مقدار کل آن ثابت می ماند.

انرژی مورد نیاز برای بدن

بدن ما در همه ی حالات به انرژی نیاز دارد که این انرژی را از مواد غذایی که مصرف می شوند به دست می آورد. این انرژی از راه انرژی شیمیایی ذخیره شده در مواد غذایی به بدن ما منتقل می شود.

در جدول زیر انرژی موجود در برخی از خوراکی ها بر حسب کیلوژول بر گرم (مقدار انرژی در هر گرم) آمده است.

انرژی موجود در برخی مواد

مثال: علی با خوردن یک کیک ۴۰ گرمی و یک بسته شیر کم چرب ۲۰۰ گرمی در زنگ تفریح چه مقدار انرژی به دست خواهد آورد؟

پاسخ مثال انرژی موجود در مواد

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *