Δυναμική ενέργεια: μια «δύσκολη» περίπτωση

Μάλ­λον γνω­ρί­ζεις πως δεν πρέ­πει ποτέ να κρε­μά­με βαριά αντι­κεί­με­να πάνω από το κρε­βά­τι μας. Για­τί; Μα διό­τι κάτι τέτοιο απο­τε­λεί μια δυνη­τι­κά επι­κίν­δυ­νη κατά­στα­ση. Μια κατά­στα­ση, δηλα­δή, που μπο­ρεί να μας βλά­ψει. Όμως μια «δυνη­τι­κή βλά­βη» για τη φυσι­κή δεν είναι παρά η δυνα­τό­τη­τα ενός σώμα­τος να προ­κα­λέ­σει μια αλλα­γή! Και βέβαια αυτή η δυνα­τό­τη­τα δεν είναι παρά η «κατο­χή» ενέρ­γειας! Τι είδους ενέρ­γεια πιστεύ­εις πως δια­θέ­τει ένα βαρύ κου­τί κρε­μα­σμέ­νο πάνω από το κρε­βά­τι σου και για­τί σε ανη­συ­χεί; Το αντι­κεί­με­νο μελέ­της μας αυτή τη φορά είναι η δυνα­μι­κή ενέρ­γεια!

ΨΗΦΙΑΚΟ ΒΙΒΛΙΟ

5.2 Δυο βασι­κές μορ­φές ενέρ­γειας: Δυνα­μι­κή — κινη­τι­κή ενέρ­γεια

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΘΕΩΡΙΑΣ

Η δυνα­μι­κή ενέρ­γεια, όπως και η κινη­τι­κή, είναι μια θεμε­λιώ­δης μορ­φή ενέρ­γειας.

Στη φύση συνα­ντά­με διά­φο­ρες μορ­φές δυνα­μι­κής ενέρ­γειας.

Στα πλαί­σια του μαθή­μα­τός μας θα μας απα­σχο­λή­σουν η βαρυ­τι­κή και η ελα­στι­κή δυνα­μι­κή ενέρ­γεια.

ΒΑΡΥΤΙΚΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Σκέ­ψου μία μπά­λα που βρί­σκε­ται ακί­νη­τη στο πάτω­μα. Όσο κι αν την αφή­σου­με εκεί δεν θα προ­κα­λέ­σει καμία αλλα­γή στην ίδια ή το περι­βάλ­λον της. Σκέ­ψου τώρα πως σηκώ­νου­με την μπά­λα και την κρα­τά­με σε ύψος 2m πάνω από το πάτω­μα. Τι θα συμ­βεί αν την αφή­σου­με; Θα πέσει προς στο πάτω­μα φυσι­κά! Επο­μέ­νως, σε αυτήν την περί­πτω­ση, η μπά­λα θα προ­κα­λέ­σει μια αλλα­γή, πράγ­μα που σημαί­νει πως δια­θέ­τει ενέρ­γεια. Την ενέρ­γεια αυτή την ονο­μά­ζου­με δυνα­μι­κή.

Η βαρυ­τι­κή δυνα­μι­κή ενέρ­γεια ενός σώμα­τος εξαρ­τά­ται από τη μάζα του, την επι­τά­χυν­ση της βαρύ­τη­τας και το ύψος στο οποίο βρί­σκε­ται πάνω από το έδα­φος.

Στη γλώσ­σα των μαθη­μα­τι­κών η σχέ­ση που δίνει τη ϐαρυ­τι­κή δυνα­μι­κή ενέρ­γεια είναι:

$$ U_{g}=m\cdot g\cdot h $$

όπου m, η μάζα του σώμα­τος σε kg και g, η επι­τά­χυν­ση της βαρύ­τη­τας σε m/sec² και h, το ύψος σε m. Μονά­δα μέτρη­σης της βαρυ­τι­κής ενέρ­γειας στο S.I. είναι το 1 Joule.

ΕΦΑΡΜΟΓΗ

Ένα μικρό κου­τί μάζας m = 300g βρί­σκε­ται σε ύψος h = 2m. Πόση είναι η δυνα­μι­κή του ενέρ­γεια;

Λύση: Αρχι­κά φρο­ντί­ζω όλα τα φυσι­κά μεγέ­θη της άσκη­σης να είναι στο S.I. Μετα­τρέ­πω, λοι­πόν, τη μάζα σε κιλά (kg).

$$ m = 300 \div 1000 kg = 0,3 kg $$

Στη συνέ­χεια στο μαθη­μα­τι­κό τύπο της δυνα­μι­κής ενέρ­γειας αντι­κα­θι­στώ τα δεδο­μέ­να της άσκη­σης.

$$ U_{g}=0,3 \cdot 10\cdot 2 \text{ } (S.I.) $$

Και τελι­κά

$$ U_{g}=6Joules $$

ΘΕΩΡΙΑ

Περισ­σό­τε­ρες πλη­ρο­φο­ρί­ες για τη βαρυ­τι­κή δυνα­μι­κή ενέρ­γεια και για την ελα­στι­κή δυνα­μι­κή ενέρ­γεια θα βρεις στο ακό­λου­θο αρχείο θεω­ρί­ας.