الكمون

كمون

Potential - Potentiel

الكُمون

لمفهوم الكُمون potential أهمية بالغة في الفيزياء، فهو يرد عند الحديث عن قوى الثقالة gravity وقوى التدافع والتجاذب الكهربائية، أي قوة كولون، كما يرد في فروع أخرى من فروع الفيزياء.

إن نقل جسم كتلته m من نقطة A على سطح الأرض حيث قيمة التسارع الأرضي g إلى نقطة B تبعد عنها مسافة عمودية h، يتطلب بذل عمل مقداره mgh يختزنه الجسم بشكل طاقة كامنة potential energy، فإذا أُتيح للجسم بأن يهوي من جديد أعاد هذه الطاقة، وتكون الطاقة الكامنة الثقالية لواحدة الكتل مساوية gh ويسمى هذا المقدار الكمون الثقالي قريباً من سطح الأرض ويرمز له بـ V. فإذا هبط الجسم من موضع الكمون فيه V₁ إلى موضع الكمون فيه V₂، قام بعمل W₁₂ يعطى بالعلاقة:

وإذا كان مقدار ابتعاد الجسم h عن سطح الأرض كبيراً، فإنه يمكن تعريف تابع كمون V بدلالة التسارع الثقالي g₀ قريباً من سطح الأرض بالعلاقة:

حيث ترمز R إلى نصف قطر الأرض. ولتابع الكمون هذا خصائص تابع الكمون نفـسها قريباً من سطح الأرض، فإذا انتقل جسم من الارتفاع h₁ إلى الارتفاع h₂ فوق سـطح الأرض، فإنه يقـوم بعمـلW₁₂  يتحدد بالطريقة ذاتها ويكون:

	الشكل (1) استقلال العمل عن الطريق المتبع بين B و A

لتابعي الكمون السابقين مزية ألا وهي استقلال العمل المحسوب منهما عن الطريق الذي يسلكه الجسم بين الوضعين الابتدائي والنهائي، وهذا ما يسهل توضيحه في حالة جسم قريب من سطح الأرض مثلاً، فالعمل الناجم عن انتقال الجسم في الشكل (1) بين النقطتين B وA، يساوي مجموع الأعمال الناشئة عن الانتقالات BE وED وDC وCA. إلا أن العمل على كل من الطريقين EB وCD معدوم لتعامد القوة على اتجاه الطريق، ويبقى فقط العمل على كل من ED وCA وهو يساوي mgh وضوحاً.

وثمة ميزة أخرى لتابع الكمون، وهي أن العمل المحسوب منه مستقل عن مبدأ قياس الكمون؛ ففي الحالة التي يكون فيها الكمون V مساوياً gh يكون الموضع h=0 أي سطح الأرض هو موضع انعدام الكمون، فإذا اختير الموضع h=h0 لانعدام الكمون فإن الكمون في هذه الحالة يعطى بالعلاقة:

ويكون عندها العمل الناجم عن انتقال جسم في حقل الثـقالة الأرضية بين نقطتين h = h₁ وh = h₂ معطى بالعلاقة:

وهذا ما تؤكده العلاقة (1). واضح أن واحدة الكمون الثقالي هي Joule/kg.

	الشكل (2) عمل القوة الكهربائية

يمكن معالجة الكمون الكهربائي بأسلوب مماثل. إن تحريك شحنة كهربائية q' في حقل شحنة كهربائية أخرى q من إشارة واحدة مثلاً، يتطلب التغلب على قوة تدافع كهربائية، تظهر في الشكل (2)، هي قوة كولون، التي تعطى بالعلاقة:

وذلك باعتبار r البعد بين الشحنتين وk ثابت قيمته 9 × 10 ⁹ في الجملة الدولية.

وإذا تركت الشحنة q' وشأنها من الموضع الذي بلغته أي r=r₁ كي تنطلق إلى الموضع r = r₂ فإنها تقوم بعمل هو:

ويلاحظ هنا كذلك أن العمل مستقل عن الطريق المسلوك بين النقطتين r₁ وr₂.

يعرَّف الكمون في النقطة r على أنه الطاقة الكامنة لواحدة الشحنة، وعليه يكون الكمون في الموضع الذي يبعد عن الشحنة q' مسافة r مساوياً لـ:

يلاحظ من هذا أن: V = 0 عندما ∞r = ، إلا أن الأمر لايتغير أبداً فيما لو اختير موضع آخر مثلاً r = r₀ موضعاً للكمون المعدوم، وذلك لأن المهم هو فرق الكمون بين الموضعين المدروسين وهو لايختلف أبداً، شأنه في ذلك شأن الكمون الثقالي.

	الشكل (3) مقياس كهربية

يـشار هنا إلى أن واحدة الكمون هي جول/كولون أي (J/C) وقد رمز لهذه الواحدة بالاسم فولط ورمزه V، وقد تسـتخدم أجزاؤه الميلي فولط (M1mV= 10^-3 V) أو الميـكرو فـولط (V1μV= 10^-6 V)، كما تستخدم مضاعفاته الكيلو فولط (K1kV= 103V) أو الميـغا فولـط (M1MV= 106 V).

يقاس الكمون وفرق الكمون كذلك بمقاييس الفولط أو بمقاييس الكهربية electrometers أو باستخدام جسور كهربائية مناسبة حيث يجري البحث عن نقطة توازنها.

ويظهر في الشكل (3) مقياس للكهربية، يتألف من لوحين دائريين معدنيين يستند فيه الجزء المركزي من اللوح العلوي إلى نابض ss'، ويعزل اللوحين قرصان من الكوارتز Q' وQ. توضع كتلة M فوق الجزء المركزي من القرص العلوي حتى يغدو في مستوي جزئه الخارجي، ويدل مؤشر P على ذلك، فإذا طبق فرق الكمون V بين لوحي المكثفة اختل وضع المؤشر P، وتتطلب إعادته إلى وضعه السابق انتزاع جزء من الكتلة M من فوق الجزء المركزي من القرص العلوي، فإذا رمز بـ F إلى وزن الكتلة المنتزعة فإنه يكون:

F = e₀V²A/2d²

حيث ترمز ε₀ إلى سماحية الفضاء الحر، وA إلى مساحة الجزء المركزي من اللوح العلوي، وd إلى البعد بين لوحي المكثفة، ومنه يستنتج فرق الكمون بين اللوحين، الذي قد يوصل أحدهما بالأرض.

أحمد حصري

الجاذبية ـ الجاذبية الأرضية ـ القوى الكهرساكنة.

ـ قدورة، حصري، سمان، الفيزياء الحديثة للجامعات، (مطبوعات جامعة، دمشق 1974).

-.I.Bleaney & B.Bleaney, Electricity & Magnetism (Clarendon Press 1962).

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلد السادس عشر

رقم الصفحة ضمن المجلد : 405

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية