معلومة

الطاقة الحركية مقابل الطاقة المحتملة في السياقات البيوكيميائية


هذا السؤال يسبب ارتباكًا كبيرًا في رأسي.

أي مما يلي هو مثال على الطاقة الكامنة بدلاً من الطاقة الحركية؟ أ) تقلصات عضلات الشخص الذي يقص العشب

ب) اندفاع المياه فوق شلالات نياجرا

ج) ومضات الضوء المنبعثة من اليراع

د) جزيء الجلوكوز

هـ) هروب حشرة بحثا عن الطعام

الجواب: د

أ) تحدث تقلصات العضلات بسبب استخدام الطاقة الكامنة في ATP التي يستخدمها الأكتين والميوسين.

ب) هذا مثال كلاسيكي لما تعنيه الطاقة الكامنة.

ج) التلألؤ البيولوجي هو عملية ناتجة عن استخدام الطاقة الكيميائية (المحتملة).

د) نعم ، يحتوي جزيء الجلوكوز على طاقة كامنة. لكنها ليست طاقة كامنة بحد ذاتها ...

هـ) الطيران هو طاقة حركية. ومع ذلك ، لا يزال بإمكانك غلي هذا إلى ATP في الأكتين والميوسين.

كيف أتعامل مع هذه المشكلة؟ قالت أستاذتي أن هذا هو نوع المشكلة التي ستعطينا إياها. لكن هذا غامض للغاية. هل فقدت؟


أعتقد أنك على حق والعديد من الأمثلة غامضة. حتى D) غامضة لأن الجزيء دائمًا ما يكون في حالة حركة بسبب الانتروبيا باستثناء ، ربما ، عند الصفر المطلق (0 كلفن). لكنها تحتوي عادة على طاقة حركية.

ومع ذلك ، كما حددت الغموض بالفعل ، انظر إلى أفضل، أو في هذه الحالة الأقل خطأ إجابه؛ الخيار الوحيد دون أي حركة جسدية مذكورة صراحة في وصف السؤال هو D). كل الآخرين يذكرون "انبعاث" و "طيران" و "اندفاع نحو الأسفل" وما إلى ذلك.

اسأل معلمك أيضًا :)


من خلال الإجابة ، يبدو أن مفتاح تفسير هذا السؤال هو غياب الطاقة الحركية.

إجمالي الطاقة (الميكانيكية) = الإمكانات + الحركية (دعنا نتجاهل مكون الضغط لأن هذا السؤال لا يتضمنه).

لذا فإن مفتاح الإجابة على هذا السؤال هو نظام يتم فيه تمثيل الطاقة الكاملة بواسطة الطاقة الكامنة.

في العضلة المتقلصة - لنفكر في الديناميكيات الإجمالية - تتحرك العضلة (اللييفات العضلية تتحرك) ~ الطاقة الحركية

الماء يتحرك في شلالات - بالتأكيد الطاقة الحركية (في الواقع هذا النظام هو النظام الذي تتناقص فيه الطاقة الكامنة باستمرار بينما تتزايد الطاقة الحركية باستمرار)

تلألؤ بيولوجي - طاقة ضوئية ليست حركية ولا محتملة (كما أفهم الفيزياء ، لذا صححني إذا كنت مخطئًا)

الجلوكوز كمصدر للطاقة - في حالته غير المستغلة (فقط عندما يطلق عليه الجلوكوز) هو طاقة كامنة بحتة. عندما يتم الحديث عن الجلوكوز من حيث الطاقة الكامنة ، فإن حركة الجلوكوز داخل الوسط ليست هي ما يتم الحديث عنه.


ستجد أن الإجابة هي الجلوكوز الأنسب لتعريف الطاقة الكامنة ، حيث إن الجلوكوز في حالته القياسية يحتوي على كل طاقته المخزنة في روابطه (1). كل إجابة أخرى هي نوع من إنفاق الطاقة (ATP في حالة تفاعل لوسيفيراز اليراع ، انظر (2)).


الطاقة الحركية مقابل الطاقة المحتملة في السياقات البيوكيميائية - علم الأحياء

الطاقة - تحرير المسارات

I. علم الطاقة البيولوجية: موجز تمهيدي
ما هي الطاقة؟ تعريف بسيط - الطاقة هي القدرة على القيام بعمل (وهو نفس المادة المتحركة). تحتاج الكائنات الحية إلى القيام بالكثير من العمل (بمعنى آخر.، التمثيل الغذائي ، نقل الغشاء ، الحركة). تقاس بوحدات kJ (kilojoule) أو kcal (kilocalorie - هذه هي الوحدة التقليدية وأقل تفضيلاً من kJ لأنها وحدة حرارة. تُستخدم نظرًا لأنه يمكن تحويل جميع الأعمال أساسًا إلى حرارة)

    أشكال الطاقة.
    هناك ثلاثة أشكال مهمة بيولوجيًا للطاقة: (1) الطاقة الكيميائية - الطاقة المتضمنة في الروابط الكيميائية (2) الطاقة الكهربائية - الطاقة المرتبطة بتدفق الإلكترون (3) الطاقة المشعة - الطاقة التي تنتقل في موجات وجسيمات منفصلة (الفوتونات). قد يوجد كل منها في حالة محتملة أو حركية.

II. تقليل الإمكانات - قدرة المادة على المشاركة في تفاعل الأكسدة والاختزال. يجب أن تقوم الكائنات الحية بالعديد من تفاعلات الأكسدة والاختزال.

    بعض التعاريف:
    (1) الاختزال - اكتساب الإلكترونات (2) الأكسدة - فقدان الإلكترونات (3) مفيد ذاكري: & quotoil rig & quot - الأكسدة هي الخسارة ، والاختزال هو الكسب (4) تفاعل الأكسدة والاختزال - التفاعل الذي يتأكسد فيه أحد المكونات والآخر انخفاض. من الواضح أن الإلكترونات يجب أن تأتي من مكان ما وتذهب إلى مكان ما.

ثاني أكسيد الكربون (معظم أشكال الكربون المؤكسدة) & # 8594 كربوكسيل (حمض عضوي) & # 8594 كربونيل (ألدهيدات ، كيتونات) & # 8594 هيدروكسيل (كحول) & # 8594 ميثيل & # 8594 ميثان (معظم أشكال الكربون المختزلة).

ملاحظة: تتطلب كل خطوة إضافة (أو إزالة) إلكترونين وبروتونيين للاختزال (الأكسدة). تتطلب خطوتان أيضًا إضافة الماء.

NAD + + 2H + + 2e - & # 8594 NADH + H +
NADP + + 2H + + 2e - & # 8594 NADPH + H +
FAD + 2H + + 2e - & # 8594 FADH2

  1. التحلل المائي لـ ATP إلى ADP + P.أنا تطلق الطاقة التي تستخدمها الخلايا.
    eqn: ATP + H2O & # 8594 طاقة ADP + Pi +
  2. التحلل المائي ATP مفرط الطاقة (دلتا G = -7.3 كيلو كالوري / مول).


رابعا. مراجعة المعادلة.

بالنظر إلى هذه الخلفية ، دعنا نراجع معادلات البناء الضوئي والتنفس التي رأيتها عدة مرات:

البناء الضوئي: كو2 + ح2O + طاقة الضوء & # 8594 (CH20)ن + س2
التنفس: (CH2س)ن + س2 & # 8594 شركة2 + ح2O + الطاقة الكيميائية

      التمثيل الضوئي والتنفس هي تفاعلات الأكسدة والاختزال. على سبيل المثال ، أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يتم تقليل ثاني أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات (والتي يتم اختصارها كـ (CH20)ن ) ويتأكسد الماء لإنتاج الأكسجين. وبالتالي ، فإن الغرض من الماء في عملية التمثيل الضوئي هو توفير الإلكترونات لتقليل ثاني أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات. يتم عكس الوضع للتنفس.

    1. الابتنائية هي مماثلة لدفع الصخور صعودًا ، والتقويض مماثل لدحرجة الصخور على المنحدرات
    2. يشبه التمثيل الضوئي (عملية الابتنائية) دفع الصخور صعودًا ، والتنفس (عملية تقويضية) مماثل لتدحرج الصخور على المنحدرات
    3. تأتي الطاقة اللازمة لدفع الصخور (الجلوكوز) صعودًا من الضوء (طاقة مشعة)
    4. يقترن إطلاق الطاقة من تدحرج الجلوكوز إلى أسفل بإنتاج ATP (كاليفورنيا. 40٪ من الطاقة محتجزة في ATP لكن أكثر من نصف الطاقة تُفقد كحرارة).

      يحدث تقويض الجلوكوز في سلسلة من الخطوات الصغيرة والمتسلسلة والرقابة الشديدة والمنظمة (التفاعلات).

      ترجمة. Gr: glyco = sugar Gr: lysis = Split or cleave. وبالتالي ، فإن الترجمة الحرفية لتحلل السكر هي تقسيم الجلوكوز.


    ثامنا. التخمير - يخطو في بيئة لاهوائية

      يحدث فقط في حالة عدم وجود الأكسجين (الظروف اللاهوائية)

    1. تخمير الكحول - الخميرة والنباتات. مهم في صناعات الخبز والتخمير. لا تفرط في ري نباتاتك لأن مسام التربة تمتلئ بالماء ، وتصبح الجذور لاهوائية ، ويبدأ التخمير ، والجذور تقتبس نفسها & quot.

    2. تخمير حمض اللاكتيك - البكتيريا والبشر. ذات أهمية تجارية في صناعة الألبان المزروعة (الزبادي ، الجبن) ، السيلاج ، المخللات. في البشر ، يؤدي الإفراط في ممارسة التمارين الرياضية إلى فترات تخمر يتراكم خلالها اللاكتات ويساهم في إجهاد العضلات ووجعها. ماذا لو طور البشر تخمير الكحول بدلاً من اللاكتات؟ - في كل مرة تقوم فيها بالركض حول المبنى تسكر!


    التاسع. التنفس الهوائي أو الخلوي - يخطو في الهواء.

      هذا ليس نفس الشيء مثل التنفس.

      تم تسميته تكريما للسير هانز كريبس ، الذي كان يمتلك متجرا للدراجات في كينت ، إنجلترا. مجرد مزاح - لقد كان عالم كيمياء حيوية بريطانيًا عمل على تفاصيل العديد من ردود الفعل. ويسمى أيضًا & quot؛ دورة حمض الستريك & quot لأن حامض الستريك هو أحد الجزيئات الوسيطة المهمة أو يسمى & quot؛ دورة حمض الكربوكسيل & quot (TCA) لأن حامض الستريك يحتوي على ثلاث مجموعات كربوكسيل. اختر الأسماء التي تختارها.


    X. تجديد الإنزيمات المساعدة في الظروف الهوائية
    تذكر أن إحدى مشكلات تحلل السكر هي تجديد الإنزيمات المساعدة المؤكسدة. في ظل الظروف اللاهوائية ، تم حل هذه المشكلة عن طريق مجموعة متنوعة من تفاعلات التخمير أو التنفس اللاهوائي. حسنًا ، الحل أكثر أناقة في الخلايا في بيئة هوائية. لا يتم استرداد الإنزيمات المؤكسدة فحسب ، بل تقترن العملية أيضًا بإنتاج ATP. وهكذا ، أتاح تطور الغلاف الجوي المؤكسج للخلايا ميزة إضافية تتمثل في إنتاج طاقة خلوية إضافية أثناء تجديد الإنزيمات المساعدة المؤكسدة. قدمت سلسلة نقل الإلكترون (ETC) الوسائل لهذه العملية.


    الحادي عشر. سلسلة نقل الإلكترون الميتوكوندريا

      يحدث في الغشاء الداخلي (cristae)
      وبالتالي ، فإن المكونات قابلة للذوبان في الدهون إلى حد ما ومدمجة في الغشاء

      هناك أربع مجموعات رئيسية ، تسمى معقدات ، من ناقلات الإلكترون في الغشاء. هذا هو السبب في أن النص يظهر عدة نقاط في الغشاء. يحتوي كل مجمع على مجموعة فريدة من الناقلات. بالإضافة إلى ذلك ، هناك جزيئات تنقل الإلكترونات من مجمع إلى آخر.

    1. NADH من دورة كريب يتبرع بإلكتروناته في نهاية السلسلة (إلى المركب I). بعد التبرع بالإلكترونات ، يتأكسد NADH إلى NAD +. وبالتالي ، يمكننا تعديل سلسلة التفاعل:
    1. FADH2 و NADH خارجي (ينتج خارج الميتوكوندريا ، بمعنى آخر.، أثناء تحلل السكر) التبرع بالإلكترونات للمركب II ثم إلى الأكسجين. وهكذا ، تتجاوز الإلكترونات المركب I يمكننا كتابة هذا على النحو التالي:

    د- يرتبط مرور الإلكترونات على طول ETC بإنتاج ATP.


    ثاني عشر. إنتاج التناضح الكيميائي لـ ATP

      آلية إنتاج ATP هي نفسها بالنسبة للبلاستيدات الخضراء - عن طريق التناضح الكيميائي.


    الثالث عشر. وظيفة التنفس الهوائي / تقويض الجلوكوز

      إنتاج الطاقة (36 ATP / الجلوكوز)

    الرابع عشر. اللائحة
    العديد من إنزيمات تحلل السكر والتنفس هي إنزيمات خيفي. هذا يسمح للسيطرة الصارمة على التمثيل الغذائي.


    طاقة حرة

    بما أن التفاعلات الكيميائية تطلق الطاقة عندما تنكسر روابط تخزين الطاقة ، فكيف ترتبط الطاقة بالتفاعلات الكيميائية كمياً ويتم التعبير عنها؟ كيف يمكن مقارنة الطاقة المنبعثة من تفاعل واحد بتفاعل آخر؟

    يتم استخدام قياس الطاقة الحرة لتقدير عمليات نقل الطاقة هذه. تسمى الطاقة الحرة طاقة جيبس ​​الحرة (G) بعد يوشيا ويلارد جيبس ​​، العالم الذي طور القياس. تذكر أنه وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ، تتضمن جميع عمليات نقل الطاقة فقدان قدر من الطاقة في شكل غير قابل للاستخدام مثل الحرارة ، مما يؤدي إلى الانتروبيا. تشير طاقة جيبس ​​الحرة على وجه التحديد إلى الطاقة المرتبطة بالتفاعل الكيميائي المتاح بعد حساب الانتروبيا. بمعنى آخر ، طاقة جيبس ​​الحرة هي طاقة قابلة للاستخدام أو طاقة متاحة للقيام بالعمل.


    معلومات ورقة العمل 2021

    أوراق عمل تفاعلية للطاقة المحتملة والحركية أوراق عمل العلوم لمرحلة ما قبل المدرسة لعشرات الآحاد ميزانية عطلة ديوالي لحضانة الصف الأول أوراق الواجبات المنزلية الصفات ممارسة أشكال القطع Calamityjanetheshow

    قائمة ورقة عمل إجابات ورقة عمل الطاقة الحركية والمحتملة

    Https Milescience Weebly Com Uploads 3 9 2 1 39219955 6 أوراق عمل الطاقة الحركية والمحتملة Pdf

    ورقة عمل الطاقة المحتملة والحركية Pdf Dochub

    ورقة العمل الحركية مقابل الطاقة المحتملة 3 دروس الفيزياء الطاقة الحركية والطاقة المحتملة الطاقة الكامنة

    تحميل Http Michaelynaucoin Weebly Com 3 8 2 4 38243585 Kinetic andpotentialenergyactivitycenter Pdf

    الطاقة المحتملة والحركية مدرسة سكارليت المتوسطة

    ورقة عمل تمهيدية للطاقة المحتملة والحركية بقلم جيسون ديمرز

    ورقة عمل الطاقة الحركية والقدرات الجواب الطاقة المحتملة للطاقة الحركية الرئيسية

    أمثلة على الطاقة المحتملة والحركية مشكلة العمل والطاقة

    الطاقة الحركية المحتملة مقابل الطاقة الحركية

    ورقة عمل للطلاب لمساعدتهم على ممارسة فهمهم لمشاريع علوم الطاقة الحركية والمحتملة للطاقة المحتملة

    26 ورقة عمل الطاقة المحتملة والحركية ورقة عمل مجانية جدول بيانات

    الأشكال الأساسية للطاقة القابلة للطباعة للصف الثاني عشر من الصف السادس عشر

    ورقة عمل تفاعلية للطاقة المحتملة والحركية بقلم كارين ليناريس ويزر مي

    الجمعة ، 19 مارس ، جدول أعمال جمع أوراق عمل الحفاظ على الطاقة ، جزء لكل تريليون تنزيل


    التدرجات وتزيين الأنسجة

    أنكي هوانغ ، تيموثي إي سوندرز ، في الموضوعات الحالية في علم الأحياء التنموي ، 2020

    بدون حركيات ملزمة (أو عمليات أخرى تمنع الانتشار) ، تُرجع FCS و FRAP تقديرات مماثلة لمعاملات الانتشار (Sigaut et al. ، 2014). ومع ذلك ، نادرًا ما يكون هذا هو الحال في معظم الأنظمة البيولوجية. لقد قيل أنه منذ تقارير FRAP على نطاقات زمنية أطول ، فهي أكثر صلة من الناحية البيولوجية (Grimm et al. ، 2010). ومع ذلك ، فإن حركيات المورفوجين ذات الوقت القصير مهمة ، لكل من التشتت وتفسير الإشارة (Sigaut et al. ، 2014). تجد قياسات العمر وطول الاضمحلال لتدرج Bcd قيمًا حوالي 30 دقيقة (Durrieu et al. ، 2018) و 85 ميكرومتر (Little et al. ، 2011 Liu et al. ، 2013) على التوالي. يعطي هذا ثابت انتشار فعال يبلغ حوالي 3 ميكرومتر 2 ثانية - 1. كلاهما FCS (دبى سى دى

    0.3-1 ميكرومتر 2 ثانية - 1) توفر معلومات مفيدة ولكن لا أحد منهما ، في حد ذاته ، قادر على وصف ديناميكيات Bcd على أنها د عبارة عن اندماج للعديد من العمليات ، بما في ذلك الانتشار ، والاحتجاز النووي ، والربط ، والنقل النشط المحتمل عبر الهيكل الخلوي.


    تدفق الطاقة والإنزيمات - الطاقة الكامنة والحركية

    هل تعتبر نفسك من النوع المسالم والهادئ؟ فكر مرة اخرى. كل ثانية من حياتك هي مواجهة ذات أبعاد أسطورية. في الواقع ، يحاول جسدك تحدي بعض أكثر قوانين الفيزياء أساسية في الوقت الحالي. "لكن انتظر" تسأل ، "شموب ، لماذا نتحدث عن الفيزياء في وحدة الأحياء؟"

    لأنه ، سواء كنت ترغب في الاعتراف بذلك أم لا ، فإن الفيزياء والكيمياء مرتبطان ارتباطًا وثيقًا بالبيولوجيا - أوه لا لا! - لدرجة أنه من المستحيل فهم علم الأحياء دون تعلم الفيزياء والكيمياء أيضًا. لذلك ، أيها الشاب جيدس ، قبل أن ندخل في التفاصيل الجوهرية للمواجهة الملحمية بين حياتك وشغف العالم اضطراب، يجب أن نتراجع لثانية ونناقش بعض أساسيات الفيزياء. سوف تعدك جيدًا لما هو آت. (حقًا ، على الرغم من ذلك ، علمنا أنه كان لديك ما يكفي من الكيمياء من الوحدة الأخيرة ، وكانت الفيزياء هي الموضوع الآخر الوحيد الذي يمكننا طرحه هنا بشكل معقول لزيادة تشويق الأشياء الجيدة التي تأتي لاحقًا. تمزح ، تمزح. ربما. )

    أنت تعرف كل شيء عن طاقة. الطاقة هي الشيء الذي لا تملك ما يكفي منه ، وما توفره لك شركات الطاقة وتكلفك الكثير من أجله ، وما يتجول فيه السياسيون ويتجولون فيه. كل هذا صحيح ، لكن في الوقت الحالي ، تحتاج إلى التعرف على التعريف الفيزيائي للطاقة.

    طاقة يتم تعريفها على أنها القدرة على الشغل، أو بالأحرى ، القدرة على الإبداع يتغيرون.

    ما هو الشغل? عمل يتم تعريفه على أنه ما يحدث عند نقل الطاقة من نظام إلى آخر. بالمعنى المادي ، إذا كان لدينا جسمان ، والجسم الأول ينقل الطاقة إلى الجسم الثاني ، فيقال إن الشيء الأول قد قام بعمل على الجسم الثاني.

    العودة إلى الطاقة. هناك العديد من أنواع ملفات طاقة:

    • الطاقة الكامنة
    • الطاقة الحركية
    • طاقة حرارية (ويعرف أيضا باسم الحرارة)
    • الإشعاع الكهرومغناطيسي (المعروف أيضًا باسم الضوء ، الموجات الدقيقة ، موجات الراديو ، موجات التلفزيون ، الأشعة السينية ، أشعة جاما)
    • الطاقة الكيميائية

    الطاقة الحركية هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسببه حركة، في حين طاقة حرارية، أو الحرارة، يتم إطلاقه عند حرق الخشب في النار (yum ، s'mores).

    الطاقة الكامنة تستخدم لوصف الطاقة "غير المستخدمة" التي لديها القدرة على إنجاز العمل ولكنها ليست كذلك حاليًا. خير مثال على الطاقة الكامنة هو جسم لديه القدرة على القيام بعمل بسبب موقعه في مجال الجاذبية.

    تخيل أنك في ديزني لاند ، أو ديزني وورلد (احسبنا ، يمكن تعبئتنا في أقل من 30 دقيقة ، وإذا أحضرت التذاكر ، فسنحضر معرفتنا الشبيهة بمواقع ميكي المخفية). تخيل نفسك في سيارة السكة الحديد في جولة Big Thunder Mountain Railroad. Clankity-clank-clank-clank-clank ، وستكون قريبًا على قمة التل في البداية. أنت تعرف تلك الثانية حيث تعرف أنك على وشك النزول ، والمرح على وشك أن يبدأ؟ في تلك اللحظة بالذات ، يمتلك القطار الكثير من الطاقة الكامنة لأن الجاذبية ستعمل قريبًا ، مما يسرع بك إلى أسفل التل وعبر التكوينات الصخرية والكهوف في المنجم.

    مثال آخر على الطاقة الكامنة هو الصخور التي تم سحبها للخلف في مقلاع. أو ، الأفضل من ذلك ، طائر في مقلاع أشار إلى بعض الخنازير الخضراء مع بيض أسفل كتل من الخشب والصخور. كيف صنعنا مثل هذا السيناريو؟ يدقنا. في كلتا الحالتين ، هذا الطائر الأحمر الصغير مليء بالطاقة الكامنة قبل إطلاق النار عليه في الهواء.

    سنتحدث عن الطاقة بمزيد من العمق لاحقًا ، لكن المفهوم المهم للاستيلاء هنا هو أن الطاقة هي العمود الفقري للتغيير.

    وجبة الدماغ الخفيفة

    ربما سمعت أن ATP هو "عملة الطاقة" في الخلية. كيف يتم تخزين الطاقة الكامنة في ATP؟ كما اتضح ، فإن القدرة على إطلاق مجموعة الفوسفات في نهاية ATP هي ما يجعلها عالية الطاقة.


    كيفية حساب الطاقة الكامنة

    تشير الطاقة إلى قدرة كائن أو نظام على أداء العمل. وهي تأتي بأشكال عديدة منها الميكانيكية والحرارية والكيميائية والنووية وغيرها. يشير العمل إلى نقل الطاقة من جسم إلى آخر ، وله علاقة وثيقة بالطاقة الحركية. القوة هي المعدل الذي تنتقل به الطاقة بين كائنين أو أكثر. ترتبط هذه المفاهيم الثلاثة ارتباطًا وثيقًا ، ويتطلب فهم كل مفهوم سياق الآخرين.

    تُقاس الطاقة والعمل باستخدام الجول ، الذي سمي على اسم جيمس بريسكوت جول ، الفيزيائي المسؤول عن ابتكار الصيغ التي تُفهم انتقال الطاقة. تُقاس الطاقة والعمل باستخدام نفس الوحدات لأنهما وجهان لعملة واحدة وعمل [مدش] هو مجرد طاقة متحركة.

    تقاس الطاقة بالواط ، سميت باسم المخترع الاسكتلندي جيمس وات. القوة الكهربائية هي قياس توليد الحرارة. في أي وقت يتم نقل الطاقة ، يتم توليد الحرارة ، وكلما زادت سرعة نقلها ، يتم إنشاء المزيد من الحرارة.

    طريقة سهلة لتصور هذا التفاعل هي بيديك. عندما تشعر بالبرد ، يمكنك فرك يديك معًا للحرارة. فكر الآن في اهتزاز يديك معًا بأسرع ما يمكنك تحريكهما. يتم استخدام المزيد من الطاقة ، مما يعني إنجاز المزيد من العمل. يتطلب هذا العمل مزيدًا من الطاقة ، مما يولد مزيدًا من الحرارة.

    الطاقة الكامنة لأي جسم هو قياس قدرته على القيام بعمل ، وتوليد الحرارة وتوليد الطاقة. لهذا السبب ، فإن حساب الطاقة الكامنة لجسم ما هو مجموع كتلته ، والمسافة من الأرض ، والشحنة الكهربائية ، والمسافة من الأجسام الأخرى ، والقوى المرنة الداخلية (أي ، أي قوة ميكانيكية داخلية). بشكل مبسط ، يمكن كتابة هذه الصيغة على النحو التالي: الطاقة الكامنة = mgh ، أين م هي الكتلة مقاسة بالكيلوجرام ز هو التسارع الناتج عن الجاذبية (9.8 م / ث ^ 2 على سطح الأرض) و ح هو الارتفاع مقاسا بالأمتار.


    المتداول سباق

    مقدمة
    تخيل أن تدحرج علبتين متطابقتين على منحدر ، لكن إحداهما فارغة والأخرى ممتلئة. أيهما سيصل إلى القاع أولاً؟ ربما تكون قد تعلمت أنه عندما تسقط مباشرة لأسفل ، تسقط جميع الأشياء بنفس المعدل بغض النظر عن مدى ثقلها (إهمال مقاومة الهواء). هل ينطبق الشيء نفسه على الأجسام المتدحرجة أسفل التل؟ جرب هذا النشاط لتكتشف!

    خلفية
    عندما ترفع شيئًا عن الأرض ، يكون لديه طاقة كامنة بسبب الجاذبية. تعتمد كمية الطاقة الكامنة على الجسم وكتلة rsquos وقوة الجاذبية ومدى ارتفاعها عن الأرض. عندما تسقط الجسم ، يتم تحويل هذه الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية ، أو طاقة الحركة. تعتمد الطاقة الحركية على الجسم وكتلة rsquos وسرعته. تجاهل الخسائر الاحتكاكية ، يتم الحفاظ على إجمالي كمية الطاقة.

    بالنسبة لجسم متدحرج ، تنقسم الطاقة الحركية إلى نوعين: متعدية (حركة في خط مستقيم) ودورانية (دوران). لذلك عندما تدحرج كرة على منحدر ، فإنها تمتلك أكبر قدر من الطاقة الكامنة عندما تكون في الأعلى ، ويتم تحويل هذه الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية انتقالية ودورانية أثناء تدحرجها لأسفل. هذا يقودنا إلى السؤال التالي: هل تتسارع جميع الأجسام المتدحرجة أسفل المنحدر بنفس المعدل ، بغض النظر عن كتلتها أو قطرها؟

    الجواب يعتمد على الأشياء و rsquo لحظة القصور الذاتي ، أو قياس كيف & ldquospread خارج & rdquo كتلته. إذا كانت هناك أسطوانتان لهما نفس الكتلة ولكن بأقطار مختلفة ، فإن الأسطوانة ذات القطر الأكبر سيكون لها عزم أكبر من القصور الذاتي ، لأن كتلتها أكثر انتشارًا. وبالمثل ، إذا كانت هناك أسطوانتان لهما نفس الكتلة والقطر ، ولكن إحداهما مجوفة (بحيث تتركز كل كتلتها حول الحافة الخارجية) ، فإن الأسطوانة المجوفة ستمتلك لحظة أكبر من القصور الذاتي. هل تؤثر لحظة القصور الذاتي على سرعة انزلاق الجسم على منحدر؟ جرب هذا النشاط لاكتشاف النتيجة المفاجئة!

    • علبتا حساء أو فاصوليا أو صودا (ستختبر واحدة فارغة والأخرى ممتلئة.)
    • كرة مجوفة (مثل كرة قابلة للنفخ)
    • كرة مصمتة (مثل الرخام) (لا يلزم أن تكون بنفس حجم الكرة المجوفة.)
    • صندوق من الورق المقوى أو كومة من الكتب المدرسية
    • مادة مسطحة وصلبة لاستخدامها كمنحدر ، مثل قطعة من لوح ملصق من الفوم أو لوح خشبي. كلما زاد طول المنحدر ، كان من الأسهل رؤية النتائج.


    تحضير

    • أفرغ إحدى العلب واغسلها وجففها. (لا تهدر & rsquot الطعام و mdashstore في حاوية أخرى!)
    • اسند أحد طرفي المنحدر على صندوق أو كومة من الكتب بحيث تشكل زاوية من 10 إلى 20 درجة مع الأرضية
    • امسك كلتا العلبتين بجانب بعضهما البعض في أعلى المنحدر. أيهما تعتقد أنه سيصل إلى القاع أولاً؟
    • اترك كلتا العلبتين في نفس الوقت. راقب العلب عن كثب. أي واحد يصل إلى القاع أولاً؟
    • كرر السباق عدة مرات. هل نفس الشيء يمكن أن يفوز في كل مرة؟
    • الآن جرب السباق مع المجالات الصلبة والجوفاء. أيهما تتوقع أنه سيصل إلى القاع أولاً؟ ماذا يحدث عندما تتسابق معهم؟
    • إضافي: ابحث عن المزيد من الأشياء المستديرة (الكرات أو الأسطوانات) التي يمكنك دحرجتها أسفل المنحدر. على سبيل المثال ، لفات الشريط ، وأقلام التحديد ، والزجاجات البلاستيكية ، وأنواع مختلفة من الكرات ، وما إلى ذلك. جرب تسابق أنواع مختلفة من الأشياء ضد بعضها البعض. ما هو أفضل مؤشر على ما يبدو لأي كائن سيصل إلى أسفل المنحدر أولاً؟
    • إضافي: جرب النشاط باستخدام علب بأقطار مختلفة. ماذا يحدث إذا قارنت علبتين ممتلئتين (أو علبتين فارغتين) بأقطار مختلفة؟ ماذا عن العلبة الصغيرة الفارغة مقابل العلبة الكبيرة المملوءة أو العكس؟
    • إضافي: جرب تسابق مجموعات مختلفة من الأسطوانات والكرات ضد بعضها البعض (الأسطوانة المجوفة مقابل الكرة الصلبة ، إلخ). هل يمكنك عمل توقع دقيق لأي كائن سيصل إلى القاع أولاً؟


    الملاحظات والنتائج
    يجب أن تجد أن الجسم الصلب سيتدحرج دائمًا على المنحدر أسرع من جسم مجوف من نفس الشكل (كرة أو أسطوانة) وبغض النظر عن كتلته أو قطره بالضبط. قد يأتي هذا كنتيجة مفاجئة أو غير بديهية! تسأل نسخة كتاب الفيزياء الكلاسيكية من هذه المشكلة عما سيحدث إذا قمت بتدوير أسطوانتين من نفس الكتلة والقطر و mdashone صلب وواحد مجوف و mdashdown منحدر. الجواب هو أن الصلب سيصل إلى القاع أولاً. في هذه الحالة المحددة ، يكون صحيحًا أن الأسطوانة الصلبة لديها عزم قصور ذاتي أقل من الأسطوانة المجوفة. (على الرغم من أن لها نفس الكتلة ، إلا أن كل كتلة الأسطوانة المجوفة تتركز حول حافتها الخارجية ، لذا فإن عزم القصور الذاتي لها أعلى.)

    ولكن من الخطأ أن نقول & ldquot أن الكائن الذي لديه لحظة أقل من القصور الذاتي سوف يتدحرج دائمًا على المنحدر بشكل أسرع. & rdquo يتطلب الأمر القليل من الجبر لإثباته (انظر الرابط & quot Hyperphysics & quot أدناه) ، ولكن اتضح أن الكتلة المطلقة وقطر لا تهم الأسطوانة عند حساب السرعة التي ستتحرك بها على المنحدر و mdashonly سواء كانت مجوفة أو صلبة. لذلك ، في هذا النشاط ، ستجد أن علبة فاصوليا ممتلئة تتدحرج إلى أسفل المنحدر أسرع من العلبة الفارغة و mdashe على الرغم من أنها تتمتع بلحظة قصور ذاتي أعلى. (لها نفس القطر ، لكنها أثقل بكثير من علبة الألمنيوم الفارغة.) بتطبيق نفس المفهوم يظهر أن علبتين بأقطار مختلفة يجب أن تتدحرج على المنحدر بنفس السرعة ، طالما أنها إما فارغة أو ممتلئة. تنطبق نفس المبادئ على الكرات وكذلك الكرة الصلبة المدشا ، مثل الرخام ، يجب أن تتدحرج أسرع من الكرة المجوفة ، مثل الكرة المملوءة بالهواء ، بغض النظر عن أقطارها.

    جلب لك هذا النشاط بالشراكة مع Science Buddies


    أسئلة

    1. إذا كان ثابت المعدل هو 11 M -1 ثانية عند 345 كلفن والعامل الأسي هو 20 M -1 ثانية -1 ، احسب طاقة التنشيط.
    2. إذا كان معدل التفاعل الثابت عند 298K هو 33 M -1 s -1 و 45 M -1 s -1 عند 675 K ، فما هي طاقة التنشيط؟
    3. ما هو تغير طاقة جيبس ​​الحرة في الحالة الانتقالية عندما يكون & DeltaH في الحالة الانتقالية 34 كيلوجول / مول و & DeltaS في الحالة الانتقالية هو 66 جول / مول عند 334 كلفن؟
    4. ما هي طاقة التنشيط للتفاعل العكسي عند 679K إذا كان للتفاعل الأمامي معدل ثابت قدره 50M -1 ثانية -1 ، وعامل ما قبل الأسي قدره 30M -1 ثانية -1 & # 8203 ، و & DeltaH للتفاعل 23 كيلو جول / مول؟
    5. تقلل الإنزيمات من طاقة التنشيط ، وبالتالي تزيد من معدل ثابت وسرعة التفاعل. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي زيادة درجة الحرارة أيضًا إلى زيادة معدل التفاعل. هل هذا يعني أنه في درجات الحرارة العالية للغاية ، يمكن أن تعمل الإنزيمات بسرعة قصوى؟

    محاذاة NGSS

    • MS-PS3-2. قم بتطوير نموذج لوصف أنه عندما يتغير ترتيب الكائنات التي تتفاعل عن بعد ، يتم تخزين كميات مختلفة من الطاقة الكامنة في النظام.
    • MS-PS3-5. قم ببناء واستخدام وتقديم الحجج لدعم الادعاء بأنه عندما تتغير الطاقة الحركية لجسم ما ، يتم نقل الطاقة من أو إلى الكائن.

    قد يحتوي نظام الكائنات أيضًا على طاقة مخزنة (محتملة) ، اعتمادًا على مواقعها النسبية.


    شاهد الفيديو: الطاقة الحركية (كانون الثاني 2022).