سؤال حيرنى - من أين جاءت طاقة الوضع فى تجربة جول ؟

[فى الصميم]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

كنت فى محاضرة فيزياء فى كلية الهندسة , وكانت عن تجربة جول لإثبات نظرية dynamic theory بأن الحرارة هى نوع من الطاقة.

وما فهمته من شرح الدكتور , أن طاقة الوضع الموجودة بالكتلتين و spider spring والتى تحسب من المعادلة :

potential energy = 2MnGH

هذه الطاقة تتحول إلى طاقة حرارية يمكن حسابها من المعادلة :

thermal energy = (Mc.Sc + Mw.Sw) (Tf - Ti)

حيث أن M هى الكتلة , G عجلة الجاذبية , n عدد مرات تحريك الكتلة , H هو ارتفاع الكتلة
Mc هى كتلة المسعر Calorimeter
Sc هى الحرارة النوعية للمسعر
Mw هى كتلة الماء
Sw هى الحرارة النوعية للماء
Tf هى درجة الحرارة النهائية للماء
Ti هى درجة الحرارة الابتدائية للماء


فقال الدكتور ان طاقة الوضع تحولت إلى طاقة حرارية والنسبة بينهما هى 4.18 k/j

ولكن ما يحيرنى هو , أن طاقة الوضع بما أنها تحولت إلى طاقة حرارية , إذاً بعد انتهاء التجربة طاقة الوضع الموجودة بالكتلة من أين جاءت , إن كانت قد تحولت إلى طاقة حرارية ؟

بمعنى أن طاقة الوضع الموجودة بالكتلة المعدنية قد تحولت إلى طاقة حرارية فى الماء , إذاً بعد انتهاء التجربة وسكون الكتلة المعدنية فقد اكتسبت طاقة وضع , من أين جاءت هذه الطاقة ؟


ارجو ان يكون فهمى صحيحاً , وجزاكم الله خيراً , والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته

[عزام أبوصبحة]

نعم فهمت عليكي
اي جسم يرتفع عن مستوى معين مسافة معينة فانه يمتلك طاقة وضع سببها الجاذبية الارضية
وعند تحريك الانبوب الموجود في التجربه فان يد الانسان هي التي تبذل شغل وتحركها اي ان يد الانسان ترفع الكتله والجاذبية الارضية تسحبها للاسفل

[فى الصميم]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

لم أفهم أخى , هل تقصد أن مصدر طاقة الوضع المكتسبة بعد انتهاء التجربة مصدرها الجاذبية الأرضية ؟

ما أعلمه هو إن اكتسب جسم قدراً من الطاقة , وجب أن هذه الطاقة قد فقدت من جسم آخر.

فإذا كانت هذه المعلومة صحيحة , فما الذى فقد طاقته ليكتسبها ؟

علماً بأن التجربة لا دخل للإنسان فيها بل الذى يقوم بتحريك الكتلتين المعدنيتين هو Spider Spring


كما فى الصورة :

http://www.schoolarabia.net/images/modules/physics/level4/heat/chapter_4/shape_4.gif


فمن أين جاءت هذه الطاقة ؟

[عزام أبوصبحة]

من الذي يعيد الكتلتين الى نفس مكان الارتفاع قبل السقوط اذا كان الانسان فان مصدر الطاقة يده

[c6f03b387c9958f5a4f4287ea50ca5a3]

علماً بأن التجربة لا دخل للإنسان فيها بل الذى يقوم بتحريك الكتلتين المعدنيتين هو Spider Spring

بل تدخل الانسان في هذا الموضوع بالتأكيد عندما قام بلف المقبض في البداية ليشد الخيط وترتفع الكتلتين وهذا الشغل الذي بذله الانسان اختزن في الكتلتين على شكل طاقة وضع


تبقى طاقة الوضع محفوظة الى حين بدأ التجربة حيث يتم قياس درجة الحرارة بالضبط وبعد ذلك يترك المجال للكتلتين لتسقطا الى الارض وتتحول طاقة وضعهما الى طاقة حركة تستخدم في لف المقبض وهذا المقبض سوف يحرك المروحة في الماء وبسبب الاحتكاك مع الماء ترتفع درجة حرارته

هنا الارتفاع في درجة الحرارة مصدره طاقة وقد وضحتي في المشاركة الاولى العلاقة بين الطاقة والارتفاع في درجات الحرارة

ان شاء الله تكون الامور واضحة

ومرحبا بك في الصميم في المنتدى

تحياتي

[عزام أبوصبحة]

لي تعليق على هذه الجملة لقد ذكرت مايلي:
((بمعنى أن طاقة الوضع الموجودة بالكتلة المعدنية قد تحولت إلى طاقة حرارية فى الماء , إذاً بعد انتهاء التجربة وسكون الكتلة المعدنية فقد اكتسبت طاقة وضع , من أين جاءت هذه الطاقة ؟))
بعد ان انتهت التجربة وسقطت الكتلة المعدنية من ارتفاع 15 متر لم تكتسب طاقة بل خسرت طاقتها وتحولت الى طاقة حرارية في الماء

[فى الصميم]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

اولاً انا محمد لا شئ آخر.

اما بالنسبة للتجربة , فمن الواضح انى لم أوضح جيداً لذلك سأشرح التجربة التى شرحت لى :

1 يبدأ الإنسان اولاً بإسقاط احد الكتلتين إلى أقل ارتفاع ( مستوى السطح ) , فنتيجة لذلك يتم تدوير المروحة.
2 يقوم الزنبرك Spider Spring بإعادة الكتلة الأولى إلى مكانها وإسقاط الكتلة الثانية.
3 نتيجة لذلك تسقط الكتلة الثانية مسببة تمدد فى الزنبرك.
4 فيقوم الزنبرك بإعادة الكتلة الثانية وإسقاط الكتلة الأولى , وهكذا حتى تسكن الكتلتين.


فاولاً كانت هناك طاقة وضع بالكتلتين والزنبرك , ثم تدخل الإنسان مرة واحدة لإسقاط الكتلة الأولى , فأصبحت طاقة حركة تولد منها قدر من الطاقة الحرارية فى الماء.
ثم قام الزنبرك بعد ذلك بأداء مهمة اسقاط وإرجاع الكتلتين إلى أن سكنت الكتلتين.
نتيجة سقوط ورجوع الكتلتين تم تدوير مروحة الشفرات مسببة تولد طاقة حرارية فى الماء.
هذه الطاقة الحرارية هى طاقة الوضع التى كانت مختزنة فى الكتلتين والزنبرك قبل بدء التجربة.

عند انتهاء التجربة وسكون الكتلتين قد اكتسب الزنبرك والكتلتين طاقة وضع مساوية لطاقة الوضع المكتسبة قبل بدء التجربة.

إذا كانت طاقة الوضع الأولى قد تحولت إلى طاقة حرارية , إذاً من أين جاءت الطاقة الثانية بعد إنتهاء التجربة ؟

لأن مجموع الطاقة قبل بدء التجربة هى :

طاقة الوضع للكتلتين والزنبرك + الطاقة الحرارية الإبتدائية فى المياه.

ومجموع الطاقة بعد إجراء التجربة هى :

طاقة الوضع للكتلتين والزنبرك + الطاقة الحرارية الإبتدائية فى المياه + الطاقة الحرارية المحولة من طاقة الوضع.

=

2 * طاقة الوضع للكتلتين والزنبرك + الطاقة الحرارية الإبتدائية فى المياه.


إذاً الطاقة الناتجة أكبر من الطاقة الداخلة , فمم جاء الفرق ؟

ودمتم بود , وجزاكم الله خيراً

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

[عزام أبوصبحة]

لا يمكن للكتلتين ان تسكن في نهاية التجربة على نفس الارتفاع الاول عند بداية التجربة
وماذا عن النابض في البداية هل هناك طاقة كانت مختزنة فيه؟ وبعد نهاية التجربة هل بقيت نفس الطاقة مختزنة فيه؟

الحل يكون عندك كما يلي
مجموع طاقة الوضع للكتل والنابض في البداية - مجموع طاقة الوضع للكتلتين والنابض في النهاية = الطاقة المتحولة الى حرارة في الماء
اذا موجودة معك القيم التي حصلت عليها في التجربة ارجو ادراجها

[فى الصميم]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

كيف لا يمكن - أخى الكريم - للكتلتين ان تسكنا فى نهاية التجربة على نفس الارتفاع الاول عند بداية التجربة ؟

الكتلتين يعملان ككفتى ميزان يجب ان يعودا فى نهاية الأمر الى نفس الإرتفاع ( الكتلتين نفس الوزن ).

وحتى لو لم تسكن الكتلتان عند نفس الإرتفاع ستكتسبان نفس طاقة الوضع الأولى.

فان سكنت احدى الكتلتين عند ارتفاع اقل من الإرتفاع الأصلى , ستسكن الكتلة الثانية عند ارتفاع أكبر من الإرتفاع الأصلى بنفس القدر الذى فقدته الكتلة الأولى. وعليه تكون طاقة الوضع المكتسبة لم تتغير.


أما قولك عن النابض , فلم افهم ما تقصده , وما هو النابض اصلاً ؟

اما عن التجربة فلم أجر التجربة بعد , ولا حاجة لإدراج نتائج التجربة فى هذا المقام.

[عزام أبوصبحة]

اختي الكريمة قبل اجراء التجربة اذا كان ارتفاع الكتلة الاولى = ص1 وارتفاع الكتلة الثانية = ص2
وبعد الانتهاء من التجربة ايضا كان ارتفاع الكتلة الاولى = ص1 وارتفاع الكتلة الثانية = ص2
هذا يعني ان طاقة الوضع للكتلتين لم تتغير
اما بالنسبة للطاقة الحرارية المتولدة في الماء فقد تكون من مصدر اخر غير طاقة الوضع للكتل
وما هو ال (( Spider Spring)) وكيف يقوم بتحريك الكتل