Στο κεφάλαιο 5 της Β Γυμνασίου, ασχολούμαστε την ενέργεια. Συγκεκριμένα μελετάμε το έργο, τη δυναμική κινητική και μηχανική ενέργεια, τη διατήρηση της μηχανικής ενέργειας, τη διατήρηση της ενέργειας γενικά και τέλος την ισχύ.

Έργο

Το έργο είναι το φυσικό μέγεθος που εκφράζει τη μεταφορά ενέργειας από ένα σώμα σε ένα άλλο ή τη μετατροπή της ενέργειας από τη μία μορφή στην άλλη, εξαιτίας της δράσης μίας δύναμης.

Μια δύναμη που ασκείται σ’ ένα σώμα μπορεί να παράγει έργο (W) πάνω σ’ αυτό όταν το σώμα μετακινείται. Στην απλούστερη περίπτωση, όπου η δύναμη είναι σταθερή και το σώμα μετακινείται κατά τη διεύθυνσή της, το έργο ορίζεται ως το γινόμενο της δύναμης επί τη μετατόπιση του σώματος.

$W=F \cdot \Delta x$

Το έργο είναι μονόμετρο μέγεθος.

Μονάδα μέτρησης του έργου στο SI είναι το 1 Joule.

$1 J=1 N\cdot m$

Ασκήσεις στο έργο

Ανάλογα με την κατεύθυνση της μετατόπισης σε σχέση με την κατεύθυνση της δύναμης, το έργο μπορεί να είναι:

paragomeno

–Θετικό: Όταν η δύναμη έχει ίδια κατεύθυνση με τη μετατόπιση, θα είναι παραγόμενο και $W=F \Delta x$

katanaliskomeno

–Αρνητικό: Όταν η δύναμη έχει αντίθετη κατεύθυνση με τη μετατόπιση, θα είναι καταναλισκόμενο και $W=-F \Delta x$

miden

–Μηδέν: Όταν η δύναμη είναι κάθετη στη μετατόπιση, θα είναι $W=0$

Εφαρμογή: Υπολογίστε το έργο των δυνάμεων που ασκούνται στην μπαλαρίνα

Δυναμική ενέργεια

Δυναμική Ενέργεια

Δυναμική ενέργεια έχει ένα σώμα όταν του ασκείται μία δύναμη που μπορεί να παράγει έργο. Υπάρχει η βαρυτική δυναμική ενέργεια, η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια, η δυναμική ενέργεια λόγω ελαστικής παραμόρφωσης, κλπ

Βαρυτική δυναμική ενέργεια (U) έχει ένα σώμα λόγω της θέσης του στο πεδίο βαρύτητας. Δηλαδή πρέπει να έχει βάρος, και να βρίσκεται σε κάποιο ύψος.

Για να οριστεί χρειάζεται ένα επίπεδο μηδενικής δυναμικής ενέργειας. (Συνήθως είναι το έδαφος)

Η βαρυτική δυναμική ενέργεια ενός σώματος ισούται με το έργο της δύναμης που το ανύψωσε, άρα

$U=mgh$

Ασκήσεις στη βαρυτική δυναμική ενέργεια

Ελαστική δυναμική ενέργεια είναι η ενέργεια λόγω ελαστικής παραμόρφωσης. Ελαστική είναι μία παραμόρφωση όταν το σώμα επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση. Πλαστική είναι η παραμόρφωση όταν το σώμα δεν επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση. Η ελαστική δυναμική ενέργεια ισούται με το έργο της δύναμης που το παραμόρφωσε.

Η δυναμική ενέργεια ενός σώματος είναι ανεξάρτητη από τη διαδρομή που ακολούθησε το σώμα.

Εδώ μπορείτε να βρείτε ένα ψηφιακό σενάριο διδασκαλίας στη δυναμική ενέργεια από το aesop.

Κινητική ενέργεια

Η κινητική ενέργεια (Κ) είναι η ενέργεια που έχει το κάθε σώμα που κινείται.

Εξαρτάται από τη μάζα και την ταχύτητα του σώματος, και

$\displaystyle K=\frac{1}{2} m \upsilon^2$

Ασκήσεις στην κινητική ενέργεια

Η μονάδα μέτρησης της κινητικής, της δυναμικής αλλά και κάθε μορφής ενέργειας στο SI είναι το 1Joule.

Μηχανική ενέργεια

Μηχανική ενέργεια ενός σώματος ονομάζουμε το άθροισμα της δυναμικής και της κινητικής ενέργειας του σώματος αυτού.

$E_{\mu}=K+U$

Ασκήσεις στη μηχανική ενέργεια

Όταν σ’ ένα σώμα ή σύστημα επιδρούν μόνο βαρυτικές, ηλεκτρικές ή δυνάμεις ελαστικής παραμόρφωσης, η μηχανική του ενέργεια διατηρείται σταθερή.

Αυτό αποτελεί το θεώρημα διατήρησης της μηχανικής ενέργειας.

Ασκήσεις στη διατήρηση μηχανικής ενέργειας

Μπάλα που αναπηδάΕλατήριο που παραμορφώνεταιΣκιέρ που ανεβοκατεβαίνειΜπάλα που εκτοξεύεται

Διατήρηση ενέργειας

Αρχή διατήρησης της ενέργειας

Μορφές ενέργειας είναι η χημική, η κινητική, η δυναμική, η ηλεκτρική, η φωτεινή κλπ.
Παραδείγματα μετατροπής ενέργειας:

-Η ενέργεια που έχει ο άνθρωπος προέρχεται από την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στους χημικούς δεσμούς των τροφίμων, άρα είναι χημική. Με την καύση των ουσιών, μετατρέπεται σε άλλες μορφές, όπως σε κινητική των μυών.
-Η ενέργεια που έχουν τα καύσιμα είναι χημική. Με την καύση του καυσίμου μετατρέπεται σε θερμική και η θερμική σε κινητική του αυτοκινήτου.
-Στο θερμοηλεκτρικό εργοστάσιο, η χημική του καυσίμου μετατρέπεται σε θερμική όταν καίγεται και αυτή σε ηλεκτρική
-Στο τρόλεϊ, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική.
-Σε ένα κύκλωμα, η χημική ενέργεια της μπαταρίας γίνεται ηλεκτρική του κυκλώματος και η ηλεκτρική θερμική και φωτεινή στο λαμπτήρα.
-Σε ένα παιδί που κάνει κούνια, η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται σταδιακά σε θερμική, γι’ αυτό σταματάει.

Η ενέργεια ποτέ δεν παράγεται από το μηδέν και ποτέ δεν εξαφανίζεται. Μπορεί να μετατρέπεται από τη μια μορφή στην άλλη, ή να μεταφέρεται από ένα σώμα σε άλλο.

Η διατύπωση αυτή αποτελεί την αρχή διατήρησης της ενέργειας.

Ισχύς

Η ισχύς είναι ένα μέγεθος που δείχνει πόσο γρήγορα παράγεται κάποιο έργο ή μετασχηματίζεται κάποια μορφή ενέργειας σε άλλη. Ορίζεται ως το πηλίκο του έργου (W) που παράγεται ή της ενέργειας (E) που μετασχηματίζεται σε κάποιο χρονικό διάστημα δια του αντίστοιχου χρονικού διαστήματος.

$\displaystyle P=\frac{W}{t}=\frac{E}{t}$

Μονάδα μέτρησης της ισχύος στο SI είναι το Watt:

$\displaystyle1W=\frac{1J}{1s}$

Αξιολόγηση

Μία επανάληψη από το seilias.gr

Δυναμική ενέργειαΚινητική ενέργειαΜηχανική ενέργειαΈργο ΕνέργειαΆσκηση

Επανάληψη

Θεωρία Β Γυμνασίου: Διαβάστε όλη τη θεωρία της Φυσικής Β Γυμνασίου σε περιληπτικά φυλλάδια.

Quiz κεφαλαίου 5: Κάντε το quiz για να ελέγξετε το βαθμό εμπέδωσης της ύλης.

Ασκήσεις βιβλίου: Οι λύσεις των ασκήσεων του βιβλίου που αντιστοιχούν στη διδακτέα ύλη.

5. Έργο Ενέργεια Β Γυμνασίου