تويت
الطاقة الميكانيكية Mechanical Energy
ان أمر القوة ، وما تبعها من معنى الشغل والقدرة والطاقة ، كل هذا لم يشغل بال بني الناس فيهتموا به اهتماما جديا الا منذ عهود قريبة كما ذكرنا .
ولعل اشتغالهم به بدأ بعهد العالم الباحث الايطالي جاليليو في القرن السادس عشر، وقفز قفزته الكبرى باكتشاف القوة المحركة التي ببخار الماء ، فباكتشاف الآلة البخارية حول عام ١٧٦٠ .
وبتعدد الآلات ، واختلاف المحركات ، صار حتما وضع كل المعاني التي تتصل بالحركة ، بحيث تصلح لا لدقة فهم عند التخاطب فحسب ، ولكن كذلك لدقة أرقام عند الحساب .
واتصلت مظاهر الطاقة الأولى كلها بالحركة ، فسمیت بالطاقة الحركية Kinetic Energy .
ولكن ظهر أيضا أن هذه الطاقة قد تكون محتملة ، وينتفع بها ، ولكن يمنعها من ذلك مانع . مثال ذلك : حجر فوق جبل . انه لو سقط لاكتسب بالجاذبية قوة ، فطاقة . ولكن يمنع من ذلك أنه فوق جبل .
وكذلك الوتر الذي يدفع السهم ، أنت تشده ، فتختزن فيه طاقة محتملة ولكنها لا تظهر حتى تدعه ينطلق .
كذلك زنبرك الساعة وهو مشدود على نفسه (ملآن) فيه طاقة حبيسة تريد أن تنطلق .
هذا النوع من الطاقة ، سموه طاقة كامنة أو طاقة محتملة Potential Energy .
والنوعان ينتهيان بالحركة ، وهي المعنى الضخم الذي خرج من معنى الآلة في فجر العصر الصناعي الحاضر ، فكان اسم هذين النوعين من الطاقة ، الطاقة الميكانيكية Mechanical Energy .
والميكانيكا لفظ مشتق من لفظ اغريقي معناه الآلة فلو أننا سمينا هذه الطاقة الميكانيكية ، الطاقة الآلية ، ما أبعدنا .
- الحرارة ، كالحركة ، طاقة :
تركزت دراسة الطاقة في القرن السادس عشر ، فالقرون التي تلته ، كما سبق أن ذكرنا ، في الطاقة التي تحدث شغلا عن طريق الحركة . أعني الطاقة الميكانيكية بنوعيها الظاهر والكامن .
واتجه النظر الى الحرارة ، ما هي ؟ ما كنهها ؟ وأجرى العلماء تجارب دلت على أن الطاقة الحركية عندما يظهر أنها تفنى ، هي في الحقيقة لا تفنى ، وانما تتحول الى حرارة .
كان الكونت رمفورد Rumford ( ١٧٥ - ١٨١٤م ) يقوم بتجويف ماسورة مدفع يصنعه في أحد المصانع الحربية . وهاله مقدار الحرارة الناتجة من حركة الأداة الحافرة . واخذ يفحص ويجمع ، ويعد ، ويحسب ، واخذ يقارن هذا بأشباه له ، وخرج على أن هذه الحرارة ما خرجت الا من هذه الحركة .
وجاء من بعد رمفورد السير همفري دافي Davy ( ۱۷۷۸ - ۱۸۲۹ م ) ، العالم الانجليزي الشهير . وأجرى مثل ذلك على قطعتين من الثلج . حرك احدى القطعتين فوق القطعة الأخرى . والنتيجة حرارة أساحت الثلج الى ماء .
وانت ، نعم انت ، عندما تحرك كفا فوق كف : يحتر الكفان . انها الحركة ولدت حرارة .
تجارب ومفورد ، وتجارب دافي وغيرها ، أثبتت أن الحرارة تنشأ من الحركة . اذن فهما من حيث الطبيعة سيان . هما طاقتان ، اختلفتا مظهرا ، ولكن صدقتا نسبا .
ومع هذا بقيت في القلب ريبة .
هذه الريبة كانت تزول أو أنهما أثبتا كذلك أن المقدار الواحد من الطاقة الحركية ينتج دائما مقداراً ثابتا من الطاقة الحرارية .
( خفاقة تمزج صفار البيض بزلاله . تحركها يد . وفي الوعاء ترمومتر يسجل درجة الحرارة التي اليها يرتفع الخليط ، تلك الحرارة الناتجة من تحول الطاقة الحركية اليها ، أي الى طاقة حرارية . أما أصل الحركة ، فهي من عضلات اليد والساعد ، وهذه من طاقة كيماوية ، تنتج من احتراق الأغذية في خلايا ساعد السيدة التي تحرك الخفاقة )
فهذا الاثبات بقي ينتظر مجيء العالم الانجليزي الفيزيائي جول Joule ( ۱۸۱۸ - ۱۸۸۹ ) وهو هو الذي اثبت أن المقدار الواحد من الحركة ، اذا تحول كله الى حرارة ، انتج منها مقدارا معادلا المقدار الحركة . اذن تمت المطابقة بين الحركة والحرارة من حيث التحول كيفا ، وكما . ولا يتحول شيء الى شيء الا أن يكون من طبيعة واحدة .
فالحرارة اذن طاقة تصنع شغلا ، كالحركة تماما . وكذلك الحرارة تتحول الى حركة . اليست قوة القاطرة البخارية ، وهي قوة محركة ، نشأت من حرارة؟! و صنعت ( شغلا ) نافعا .
لقد زل اللسان فقال شغلا نافعا . وما أخطأ فالعلماء يفرقون بين ( الشغل ) النافع الذي ينتج عن الطاقة ، و « الشغل » غير النافع . فان كان هذا المثل الذي ذكرنا من الشغل النافع ، فالحرارة التي نتجت من تجويف ماسورة مدفع الكونت رمفورد ، هي طاقة : صنعت ( شغلا غير نافع ) . حرارة تبددت في الهواء لم ينتفع بها أحد .
- الكهرباء طاقة :
وبنفس الطريقة أثبت العالم جول Joule ، في عام ١٨٤٠ ، أن الحرارة طاقة ، أثبت أن التيار الكهربائي . الذي يجري في سلك ، ولا يعمل شغلا من نوع ما ، يتحول الى حرارة ، مقدارها يحمل نسبة ثابتة الى مقدار الكهرباء المستهلكة .
- وصنوف من الطاقة أخرى :
مثالها الضوء ، وهو ينتج من الكهرباء ، فهما من طبائع متشابهة . ونسبة التحول بينهما ثابتة .
والطاقة الكيماوية، ومثلها اشتعال عود من خشب. فمادة الخشب تتحول اتحادا بأكسجين الهواء الى مواد أبسط تركيبا ، وتتحول بذلك طاقتها الكيماوية الى طاقة حرارية ، وطاقة ضوئية .
والطاقة الكيماوية من أقدم الطاقات التي استخدمها الانسان على هذه الأرض عندما اكتشف النار .
ولا ننس الطاقة النووية ، طاقة القنبلة الذرية ، وفيها تنشق نواة الذرة فتنتج من صنوف الطاقة اشتاتا.
وهناك صور أخرى من الطاقات كثيرة تلتقي بالذي ذكرنا منها ، والتي ذكرنا هي أهمها وأخطرها .
- الطاقة لا تنعدم :
الفنا القول بأن المادة لا تنعدم . وان تراءى لنا أنها تنعدم ، فهي انما تتحول من شيء ظاهر الرؤية الى شيء أخفى .
كحريق الخشب الذي ذكرنا ، لا يبقى منه ما يرى بعد الحريق غير الرماد ، وأكثره يتحول الى غازات تذهب في الجو ، لا نراها ، ولكنها هناك ، لا شك في هذا .
وكذلك الطاقة .
ونعود الى حريق الخشب مرة اخرى . انها طاقة كيماوية تحولت الى طاقة حرارية محسوبة المقدار . ثم اختفت فأين ذهبت ؟ هل انعدمت ؟ الجواب : لا . ان الطاقة ، كالمادة ، لا تنعدم . وانما هي انتشرت في الهواء المحيط بها ، تزيد جزيئات غازاته حركة . فهي هناك على صورة طاقة حركية توزعت على جزيئات الهواء .
- هذا الكون :
مادة وطاقة
جسم وروح ... ،
هذا الكون ، على ضخامة أجرامه ، وتباعد أطرافه ( هذا ان يكن له طرف يساق في حديث ) ، له وجهان :
مادة
وطاقة
ثنائية كثنائية الانسان والحيوان .
( الكون ، وبه من النجوم عدد الرمل ، ومن الشموس ما يحتوي ألف شمس ، ليس الا مادة تتقمصها طاقة ، كالأبدان تتقمصها الأرواح )
جسم
وروح ...
فان شئت قلت ان المادة الكونية جسم ، وطاقتها روحها .
والطاقة كالروح .
انها لا ترى .
وهي لا توزن .
وهي لا تذاق .
انما هي تتقمص الأشياء والأشياء تدركها الأبصار ، والطاقة لا يدركها بصر .
هذه الكرة الصغيرة المتدحرجة ، أنا أراها تتحرك ، واقول ان بها حركة ، ولكنك اذا سألتني ما الحركة ، فكانما سألتني ما الروح . علمها عند ربي .
وهذا النجم ، بل هذه النجوم ، بل هذه المجرات تسلك مسالكها في الكون هائلة ، تدفعها طاقة ، بل طاقات ، نحس آثارها نظرا ، ولكنا لا ندركها جوهرا .
وكالحركة الحرارة .
من منا رأى حرارة . من منا وزن حرارة فثقلت او خفت في ميزان كما تثقل وتخف الأجسام .
وكالحرارة الضوء .
وكالحركة ، وكالحرارة والضوء، سائر صنوف الطاقات .
أن هذا العالم ، ان كان قد تجسم فيه من المادة ما تجسم ، فقد سيطرت على كل هذه المادة الطاقات .
الطاقات هي المحرك الأول والآخر ، وهي البواطن لكل هذه الظواهر . انها الأرواح لكل هذه الأبدان .
ان أمر القوة ، وما تبعها من معنى الشغل والقدرة والطاقة ، كل هذا لم يشغل بال بني الناس فيهتموا به اهتماما جديا الا منذ عهود قريبة كما ذكرنا .
ولعل اشتغالهم به بدأ بعهد العالم الباحث الايطالي جاليليو في القرن السادس عشر، وقفز قفزته الكبرى باكتشاف القوة المحركة التي ببخار الماء ، فباكتشاف الآلة البخارية حول عام ١٧٦٠ .
وبتعدد الآلات ، واختلاف المحركات ، صار حتما وضع كل المعاني التي تتصل بالحركة ، بحيث تصلح لا لدقة فهم عند التخاطب فحسب ، ولكن كذلك لدقة أرقام عند الحساب .
واتصلت مظاهر الطاقة الأولى كلها بالحركة ، فسمیت بالطاقة الحركية Kinetic Energy .
ولكن ظهر أيضا أن هذه الطاقة قد تكون محتملة ، وينتفع بها ، ولكن يمنعها من ذلك مانع . مثال ذلك : حجر فوق جبل . انه لو سقط لاكتسب بالجاذبية قوة ، فطاقة . ولكن يمنع من ذلك أنه فوق جبل .
وكذلك الوتر الذي يدفع السهم ، أنت تشده ، فتختزن فيه طاقة محتملة ولكنها لا تظهر حتى تدعه ينطلق .
كذلك زنبرك الساعة وهو مشدود على نفسه (ملآن) فيه طاقة حبيسة تريد أن تنطلق .
هذا النوع من الطاقة ، سموه طاقة كامنة أو طاقة محتملة Potential Energy .
والنوعان ينتهيان بالحركة ، وهي المعنى الضخم الذي خرج من معنى الآلة في فجر العصر الصناعي الحاضر ، فكان اسم هذين النوعين من الطاقة ، الطاقة الميكانيكية Mechanical Energy .
والميكانيكا لفظ مشتق من لفظ اغريقي معناه الآلة فلو أننا سمينا هذه الطاقة الميكانيكية ، الطاقة الآلية ، ما أبعدنا .
- الحرارة ، كالحركة ، طاقة :
تركزت دراسة الطاقة في القرن السادس عشر ، فالقرون التي تلته ، كما سبق أن ذكرنا ، في الطاقة التي تحدث شغلا عن طريق الحركة . أعني الطاقة الميكانيكية بنوعيها الظاهر والكامن .
واتجه النظر الى الحرارة ، ما هي ؟ ما كنهها ؟ وأجرى العلماء تجارب دلت على أن الطاقة الحركية عندما يظهر أنها تفنى ، هي في الحقيقة لا تفنى ، وانما تتحول الى حرارة .
كان الكونت رمفورد Rumford ( ١٧٥ - ١٨١٤م ) يقوم بتجويف ماسورة مدفع يصنعه في أحد المصانع الحربية . وهاله مقدار الحرارة الناتجة من حركة الأداة الحافرة . واخذ يفحص ويجمع ، ويعد ، ويحسب ، واخذ يقارن هذا بأشباه له ، وخرج على أن هذه الحرارة ما خرجت الا من هذه الحركة .
وجاء من بعد رمفورد السير همفري دافي Davy ( ۱۷۷۸ - ۱۸۲۹ م ) ، العالم الانجليزي الشهير . وأجرى مثل ذلك على قطعتين من الثلج . حرك احدى القطعتين فوق القطعة الأخرى . والنتيجة حرارة أساحت الثلج الى ماء .
وانت ، نعم انت ، عندما تحرك كفا فوق كف : يحتر الكفان . انها الحركة ولدت حرارة .
تجارب ومفورد ، وتجارب دافي وغيرها ، أثبتت أن الحرارة تنشأ من الحركة . اذن فهما من حيث الطبيعة سيان . هما طاقتان ، اختلفتا مظهرا ، ولكن صدقتا نسبا .
ومع هذا بقيت في القلب ريبة .
هذه الريبة كانت تزول أو أنهما أثبتا كذلك أن المقدار الواحد من الطاقة الحركية ينتج دائما مقداراً ثابتا من الطاقة الحرارية .
( خفاقة تمزج صفار البيض بزلاله . تحركها يد . وفي الوعاء ترمومتر يسجل درجة الحرارة التي اليها يرتفع الخليط ، تلك الحرارة الناتجة من تحول الطاقة الحركية اليها ، أي الى طاقة حرارية . أما أصل الحركة ، فهي من عضلات اليد والساعد ، وهذه من طاقة كيماوية ، تنتج من احتراق الأغذية في خلايا ساعد السيدة التي تحرك الخفاقة )
فهذا الاثبات بقي ينتظر مجيء العالم الانجليزي الفيزيائي جول Joule ( ۱۸۱۸ - ۱۸۸۹ ) وهو هو الذي اثبت أن المقدار الواحد من الحركة ، اذا تحول كله الى حرارة ، انتج منها مقدارا معادلا المقدار الحركة . اذن تمت المطابقة بين الحركة والحرارة من حيث التحول كيفا ، وكما . ولا يتحول شيء الى شيء الا أن يكون من طبيعة واحدة .
فالحرارة اذن طاقة تصنع شغلا ، كالحركة تماما . وكذلك الحرارة تتحول الى حركة . اليست قوة القاطرة البخارية ، وهي قوة محركة ، نشأت من حرارة؟! و صنعت ( شغلا ) نافعا .
لقد زل اللسان فقال شغلا نافعا . وما أخطأ فالعلماء يفرقون بين ( الشغل ) النافع الذي ينتج عن الطاقة ، و « الشغل » غير النافع . فان كان هذا المثل الذي ذكرنا من الشغل النافع ، فالحرارة التي نتجت من تجويف ماسورة مدفع الكونت رمفورد ، هي طاقة : صنعت ( شغلا غير نافع ) . حرارة تبددت في الهواء لم ينتفع بها أحد .
- الكهرباء طاقة :
وبنفس الطريقة أثبت العالم جول Joule ، في عام ١٨٤٠ ، أن الحرارة طاقة ، أثبت أن التيار الكهربائي . الذي يجري في سلك ، ولا يعمل شغلا من نوع ما ، يتحول الى حرارة ، مقدارها يحمل نسبة ثابتة الى مقدار الكهرباء المستهلكة .
- وصنوف من الطاقة أخرى :
مثالها الضوء ، وهو ينتج من الكهرباء ، فهما من طبائع متشابهة . ونسبة التحول بينهما ثابتة .
والطاقة الكيماوية، ومثلها اشتعال عود من خشب. فمادة الخشب تتحول اتحادا بأكسجين الهواء الى مواد أبسط تركيبا ، وتتحول بذلك طاقتها الكيماوية الى طاقة حرارية ، وطاقة ضوئية .
والطاقة الكيماوية من أقدم الطاقات التي استخدمها الانسان على هذه الأرض عندما اكتشف النار .
ولا ننس الطاقة النووية ، طاقة القنبلة الذرية ، وفيها تنشق نواة الذرة فتنتج من صنوف الطاقة اشتاتا.
وهناك صور أخرى من الطاقات كثيرة تلتقي بالذي ذكرنا منها ، والتي ذكرنا هي أهمها وأخطرها .
- الطاقة لا تنعدم :
الفنا القول بأن المادة لا تنعدم . وان تراءى لنا أنها تنعدم ، فهي انما تتحول من شيء ظاهر الرؤية الى شيء أخفى .
كحريق الخشب الذي ذكرنا ، لا يبقى منه ما يرى بعد الحريق غير الرماد ، وأكثره يتحول الى غازات تذهب في الجو ، لا نراها ، ولكنها هناك ، لا شك في هذا .
وكذلك الطاقة .
ونعود الى حريق الخشب مرة اخرى . انها طاقة كيماوية تحولت الى طاقة حرارية محسوبة المقدار . ثم اختفت فأين ذهبت ؟ هل انعدمت ؟ الجواب : لا . ان الطاقة ، كالمادة ، لا تنعدم . وانما هي انتشرت في الهواء المحيط بها ، تزيد جزيئات غازاته حركة . فهي هناك على صورة طاقة حركية توزعت على جزيئات الهواء .
- هذا الكون :
مادة وطاقة
جسم وروح ... ،
هذا الكون ، على ضخامة أجرامه ، وتباعد أطرافه ( هذا ان يكن له طرف يساق في حديث ) ، له وجهان :
مادة
وطاقة
ثنائية كثنائية الانسان والحيوان .
( الكون ، وبه من النجوم عدد الرمل ، ومن الشموس ما يحتوي ألف شمس ، ليس الا مادة تتقمصها طاقة ، كالأبدان تتقمصها الأرواح )
جسم
وروح ...
فان شئت قلت ان المادة الكونية جسم ، وطاقتها روحها .
والطاقة كالروح .
انها لا ترى .
وهي لا توزن .
وهي لا تذاق .
انما هي تتقمص الأشياء والأشياء تدركها الأبصار ، والطاقة لا يدركها بصر .
هذه الكرة الصغيرة المتدحرجة ، أنا أراها تتحرك ، واقول ان بها حركة ، ولكنك اذا سألتني ما الحركة ، فكانما سألتني ما الروح . علمها عند ربي .
وهذا النجم ، بل هذه النجوم ، بل هذه المجرات تسلك مسالكها في الكون هائلة ، تدفعها طاقة ، بل طاقات ، نحس آثارها نظرا ، ولكنا لا ندركها جوهرا .
وكالحركة الحرارة .
من منا رأى حرارة . من منا وزن حرارة فثقلت او خفت في ميزان كما تثقل وتخف الأجسام .
وكالحرارة الضوء .
وكالحركة ، وكالحرارة والضوء، سائر صنوف الطاقات .
أن هذا العالم ، ان كان قد تجسم فيه من المادة ما تجسم ، فقد سيطرت على كل هذه المادة الطاقات .
الطاقات هي المحرك الأول والآخر ، وهي البواطن لكل هذه الظواهر . انها الأرواح لكل هذه الأبدان .
تعليق