الطاقة الكامنة

ان مفهوم الطاقة بشكله البسيط يعني القدرة على القيام بشيء ما، ولا يمكن القيام بأي فعل من دونه، ولا يمكننا ملاحظة تحول الطاقة من شكل لآخر بالرغم من انها مفهوم فيزيائي يمكن قياسه، وأحد أهم أشكال الطاقة هو الطاقة المخزنة في الأجسام والتي تسمى الطاقة الكامنة فما هي هذه الطاقة؟

مفهوم الطاقة الكامنة

تسمى أيضًا طاقة الوضع، وهي طاقة مخزنة في الجسم نتيجة لوجوده في وضع معين ويمكن ملاحظتها عند التحول إلى شكل آخر من أشكال الطاقة، مثل وضع جسم أعلى منحدر؛ فتتحول طاقة الجسم الكامنة إلى طاقة حركية بسبب نزوله المنحدر تبعا لمبدأ مصونية الطاقة “الطاقة لا تفنى ولا تخلق من عدم بل تتحول من شكل إلى آخر دون زيادة أو نقصان”، كما تمثل طاقة الوضع الطاقة التي تخزنها مادة ما نتيجة وجودها في طور فيزيائي سائل، غازي أو صلب؛ فإن أخذنا غاز ما فتكون طاقته الكامنة هي الطاقة التي اعطيت له ليتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية.

كيف تقاس الطاقة الكامنة

تقاس بوحدة الجول؛ حيث أن 1 جول يعادل الطاقة الناتجة عن تأثير قوة مقدارها 1 نيوتن لتحريك جسم ما مسافة 1 متر، لنفرض أننا قمنا برفع جسم كتلته m مسافة h عن سطح الأرض، في هذه الحالة تحسب من القانون التالي:

Ep=m.g.h ؛ حيث تمثل Ep طاقة الوضع وواحدتها الجول.

h تمثل الارتفاع وواحدته المتر.

m كتلة الجسم وواحدتها الكيلوجرام.

g تسارع الجاذبية الأرضية واحدته m.s-2.

أشكال طاقة الوضع

ليست قاصرة على نوع واحد، بل توجد عدة أشكال منها مع بقاء المفهوم العام ثابتًا.

الطاقة الكامنة الثقالية

هي الطاقة الموجودة في جسم ما عند وضعه على ارتفاع عن نقطة مرجعية هي الأرض في معظم الأحيان، إذ يكتسب هذا الجسم طاقة تتناسب طردًا مع كتلته كما في القانون الذي سبق وذكرناه، وعند ترك هذا الجسم ليسقط بتأثير ثقله فإن طاقته الكامنة الثقالية التي اكتسبها ستتحول تدريجيًا إلى طاقة حركية تبلغ ذروتها قبيل ارتطامه بسطح الأرض، فتكون طاقة الوضع قد تحولت كليا إلى طاقة حركية.

الطاقة الكامنة المغناطيسية

يتكون المغناطيس من قطبين موجب وسالب، ويؤثر هذان القطبان على المعادن حيث يجذبها القطب السالب وينفرها القطب الموجب إن كانت مشحونة إيجابًا والعكس صحيح، فكل مغناطيس يولد قطباه حقلًا مغناطيسيًا لمسافة معينة تؤثر على الأجسام المعدنية الموجودة ضمن الحقل، وبذلك نستطيع القول أن الطاقة المخزنة ضمن الحقل المغناطيسي هي طاقة كامنة.

الطاقة الكامنة الكهربائية

عملية فصل الشحنات عن بعضها تؤدي إلى حالة من فرق الكمون الكهربائي تؤثر في الإلكترونات ذات الشحنة السالبة، وتكسبها طاقة كامنة كهربائية تجعلها تتحرك إلى القطب الموجب لتنتج التيار الكهربائي.

الطاقة الكامنة الكيميائية

هي الطاقة الموجودة في المادة بسبب تكوينها ونوع وعدد الروابط التي تجمع ذراتها والتي تكسبها صفات معينة تجعلها تدخل في تفاعلات لتعبر عنها بشكل آخر كالحرارة، فمثلًا عند تعريض الوقود الأحفوري لشعلة نار صغيرة، ستتحول طاقته الكامنة الكيميائية إلى حرارة بسبب تفاعل الاحتراق الحاصل.

الطاقة المرنة

هذا النوع من الطاقة ينتج عن التأثير على أي جسم مرن بقوة تؤدي إلى تغيير وضع هذا الجسم ضمن حدود مرونته، مما يكسبه طاقة تزداد بازدياد القوة المؤثرة وتنقص بنقصانها، وعند زوال هذه القوة ستبدأ طاقة الوضع في هذا الجسم بالتعبير عن نفسها بطاقة حركية، كما يحدث عن ضغط أو شد النابض.

المراجع

Potential energy، من موقع: www.solarschools.net، اطلع عليه بتاريخ 03-08-2019.

Sam, Adam and Abby، 5 Types of Potential Energy، من موقع: spark.adobe.com، اطلع عليه بتاريخ 03-08-2019.