الفيزياء · المسرد

ما معنى الطاقة الكامنة الثقالية؟

يُعرف أيضًا باسم: طاقة كامنة ثقالية · مستوى مرجعي

تعريف 9.4 فيزياء المرحلة الثانوية · الفصل 9 — الطاقة: أشكالها وانحفاظها

جسم كتلته mm على ارتفاع hh (بوحدة m\mathrm{m}) فوق مستوى مرجعي مختار يخزّن الطاقة الكامنة الثقالية Ep=mghE_p = m g h، حيث g=9.81N/kgg = 9.81\,\mathrm{N}/\mathrm{kg} — وهي صالحة قرب الأرض، حيث تكون gg ثابتة عمليًّا. ولا يهمّ إلا فروق الارتفاع: أما المستوى الذي عنده Ep=0E_p = 0 فيُختار بحرية.

أمثلة

مثال 9.5 (خزّان الماء)

كل متر مكعب (1000kg1000\,\mathrm{kg}) من الماء المخزون على ارتفاع 30m30\,\mathrm{m} في خزّان ماء يحوي 1000×9.81×302.9×105J1000 \times 9.81 \times 30 \approx 2.9 \times 10^{5}\,\mathrm{J} — أي نحو ستة أعشار الطاقة الحركية للسيارة أعلاه. فالمدن تكدّس الطاقة فوق رؤوسها.

اقرأ في الفصل ←
تعريف 18.6 فيزياء المرحلة الثانوية · الفصل 18 — الطاقة الميكانيكية وانحفاظها

جسم كتلته mm على الارتفاع zz، مقيسًا إلى أعلى من مستوى مرجعي مختار حيث z=0z = 0، يخزّن الطاقة الكامنة الثقالية

Ep=mgz,g=9.81N/kg.E_p = m g z, \qquad g = 9.81\,\mathrm{N}/\mathrm{kg}.

أمثلة

مثال 18.8 (كتاب على رفّ)

كتاب كتلته 1.2kg1.2\,\mathrm{kg} يقع على ارتفاع 1.8m1.8\,\mathrm{m} فوق الأرضية، وهي نفسها على ارتفاع 9.0m9.0\,\mathrm{m} فوق الشارع. فبالمرجع عند الأرضية: Ep=1.2×9.81×1.821JE_p = 1.2 \times 9.81 \times 1.8 \approx 21\,\mathrm{J}؛ وبالمرجع في الشارع: Ep127JE_p \approx 127\,\mathrm{J}. والسقوط إلى الأرضية يحرّر 21J21\,\mathrm{J} في الحسابين معًا.

اقرأ في الفصل ←