أثناء السقوط تتحول الطاقة الحركية إلى طاقة وضع.. صواب أم خطأ؟

يبحث الطلاب في المملكة عن مدى صحة عبارة «أثناء السقوط تتحول الطاقة الحركية إلى طاقة وضع» الموجود في مادة العلوم، فالطاقة الحركية هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب حركته فكلما زادت سرعة الجسم زادت طاقته الحركية.

الطاقة الحركية وطاقة الوضع أثناء سقوط الأجسام

تعد عبارة أثناء السقوط تتحول الطاقة الحركية إلى طاقة وضع خطأ، إذ يحدث العكس حيث تتحول طاقة الوضع تدريجيا إلى طاقة حركية مع انخفاض ارتفاع الجسم وزيادة سرعته بفعل الجاذبية الأرضية.

وتعرف الطاقة الحركية بأنها الطاقة التي يمتلكها الجسم نتيجة حركته، وتتأثر بكتلته وسرعته، فكلما زادت سرعة الجسم ازدادت طاقته الحركية، ومن أمثلتها الطاقة التي تمتلكها سيارة تسير على الطريق أو كرة تتحرك على سطح الأرض.

أما طاقة الوضع فهي الطاقة التي يمتلكها الجسم نتيجة موقعه أو ارتفاعه بالنسبة إلى مستوى مرجعي معين، وتزداد بزيادة ارتفاع الجسم، ومن أمثلتها كتاب موضوع على رف مرتفع أو كرة معلقة على ارتفاع من سطح الأرض.

ويحدث التحول بين النوعين عندما يبدأ جسم موجود على ارتفاع معين في السقوط بفعل الجاذبية الأرضية، إذ تنخفض طاقة وضعه تدريجيا مع تناقص ارتفاعه، بينما تزداد طاقته الحركية نتيجة زيادة سرعته أثناء الهبوط.

ويبدأ الجسم الساقط من السكون بطاقة وضع مرتفعة نسبيا، بينما تكون طاقته الحركية صفرا في لحظة بدء السقوط، ثم تتغير مقادير الطاقتين مع استمرار حركته نحو الأرض.

ومع انخفاض ارتفاع الجسم، تتحول طاقة الوضع تدريجيا إلى طاقة حركية، إذ تؤدي الجاذبية الأرضية إلى زيادة سرعة الجسم وبالتالي تزداد الطاقة المرتبطة بحركته في الوقت الذي تتناقص فيه الطاقة الناتجة عن ارتفاعه.

وتعتمد هذه العملية على مبدأ حفظ الطاقة الذي ينص على أن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم وإنما تتحول من شكل إلى آخر، ولذلك يظل مجموع الطاقة الميكانيكية ثابتا عند إهمال مقاومة الهواء.

وعند وصول الجسم إلى الأرض تكون طاقة وضعه قد انخفضت إلى الحد المرتبط بمستوى الأرض الذي اتخذناه مرجعا، بينما تصل طاقته الحركية إلى قيمة أكبر مقارنة بلحظة بدء السقوط مع مراعاة أن مقاومة الهواء قد تحول جزءا من الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حرارية.