مبدأ أساسي ينص على أن الطاقة الكلية لنظام معزول تظل ثابتة بمرور الوقت. فالطاقة لا يمكن أن تُستحدث أو تفنى، بل تتحول فقط من صورة إلى أخرى، مثل التحول من طاقة وضع إلى طاقة حركية. في الميكانيكا الكلاسيكية، بالنسبة للأنظمة ذات القوى المحافظة فقط، تكون الطاقة الميكانيكية الكلية [latex]E = T + V[/latex] محفوظة.
يعد قانون حفظ الطاقة أحد أهم المبادئ الأساسية والقابلة للتطبيق عالميًا في جميع العلوم. وقد امتد تطوره على مدى قرون، وتطور من أفكار مبكرة عن الحركة إلى بيان رياضي دقيق في القرن التاسع عشر وحد الميكانيكاوالحرارة والكيمياء.
في سياق الميكانيكا الكلاسيكية، يظهر المبدأ بوضوح أكبر في الأنظمة الخاضعة للقوى المحافظة فقط، مثل الجاذبية أو القوة الناتجة عن زنبرك مثالي. تكون القوة متحفظة إذا كان الشغل الذي تبذله على جسم يتحرك بين نقطتين مستقلاً عن المسار المتخذ. بالنسبة إلى هذه القوى، يمكن تعريف دالة طاقة وضع [latex]V[/latex]. وتنص نظرية الشغل والطاقة على أن الشغل الكلي المبذول على جسم ما يساوي التغيُّر في طاقة حركته، [latex]W_TW_{net} = \Delta T[/latex]. بالنسبة إلى القوى المحافظة، يمكن التعبير عن هذا الشغل بالتغيُّر السالب في طاقة الوضع، [latex]W_{cons} = -\دلتا V[/latex]. وبجمعهما معًا نحصل على [latex]\Delta T = -\Delta V[/latex]، أو [latex]\Delta T + \Delta V = \Delta(T+V) = 0[/latex]. وهذا يوضِّح أن الطاقة الميكانيكية الكلية، [latex]E = T + V[/latex]، هي ثابت الحركة.
عند وجود قوى غير محافظة، مثل الاحتكاك، لا تُحفظ الطاقة الميكانيكية؛ بل تتبدد عادةً على شكل حرارة. مع ذلك، تبقى الطاقة الكلية للنظام المعزول، بما في ذلك هذه الطاقة الحرارية، محفوظة. هذا المبدأ الأوسع هو القانون الأول للديناميكا الحرارية.
في القرن العشرين، قدمت نظرية إيمي نويذر فهمًا أعمق لهذا القانون. فقد أظهرت أن حفظ الطاقة هو نتيجة رياضية مباشرة لتناظر أساسي في الكون: حقيقة أن قوانين الفيزياء لا تتغير بمرور الزمن (ثبات الترجمة عبر الزمن).
متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مشروع، هندسة العمليات أو مدير البحث والتطوير
متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم مقابل التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، التصنيع المرن، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود من Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية
احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه
أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<
(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم تقديم تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)
الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة
{{العنوان}}
{% إذا كان المقتطف %}{{ مقتطفات | truncatewords: 55 }}
{% endif %}
