5. Ενέργεια

5.1. Γενικά

Η ενέργεια είναι μια αυθαίρετη και αφηρημένη έννοια, που μπορεί να ορίζεται ως η ικανότητα ενός σώματος για παραγωγή έργου.

Δύο βασικές κατηγορίες:

Η ενέργεια εμφανίζεται με διάφορες μορφές, μετατρέπεται από μια μορφή σε άλλη, αλλά κατά τις μετατροπές η συνολική ενέργεια διατηρείται.

Μονάδα Μέτρησης της ενέργειας: 1 J (Joule)

Η ενέργεια είναι μονόμετρο μέγεθος.

Το έργο περιγράφει τη μεταφορά ή μετατροπή της ενέργειας.

Το έργο που παράγει μια δύναμη F η οποία μετακινεί ένα σώμα στη διεύθυνσή της κατά Δx είναι:

\[W = F \cdot \text{Δ}x\]

Μονάδα Μέτρησης του έργου: 1 J (Joule)

Το έργο είναι μονόμετρο μέγεθος.

Θετικό έργο όταν η δύναμη και η μετατόπιση έχουν την ίδια φορά.

Αρνητικό έργο όταν η δύναμη και η μετατόπιση έχουν την αντίθετη φορά.

Όταν μια δύναμη είναι κάθετη στη μετατόπιση, το έργο της είναι μηδέν.

Όταν η δύναμη είναι πλάγια σε σχέση με τη μετατόπιση, έργο παράγει μόνο η συνιστώσα της που είναι στην κατεύθυνση της μετατόπισης.

Όταν ένα σώμα βρίσκεται σε ύψος h από το έδαφος, έχει ενέργεια που ονομάζεται (Βαρυτική) Δυναμική Ενέργεια.

\[E_\text{Δ} = m \cdot g \cdot h\]

Όπου

Η δυναμική ενέργεια είναι ίση με το έργο που θα παρήγαγε μια δύναμη για να το ανυψώσει από το έδαφος στο ύψος h.

Tip

Προσέξτε ότι το γινόμενο mg είναι το βάρος του σώματος.

Κάθε σώμα που κινείται έχει κινητική ενέργεια.

\[E_\text{κ} = \frac{1}{2} \cdot m \cdot u^2\]

όπου

Hint

Όλες οι μορφές ενέργειας έχουν την ίδια μονάδα, το J (Joule).

Μηχανική ενέργεια ονομάζουμε το άθροισμα της κινητικής και της δυναμικής ενέργειας που έχει ένα σώμα.

Θεώρημα Διατήρησης της Μηχανικής ενέργειας

Όταν σε ένα σώμα ασκούνται μόνο βαρυτικές ή ηλεκτρικές δυνάμεις ή δυνάμεις ελαστικής παραμόρφωσης, η μηχανική ενέργεια διατηρείται σταθερή.

Ισχύς είναι το φυσικό μέγεθος που δείχνει πόσο γρήγορα παράγεται έργο.

\[\text{Ισχύς} = \frac{\text{Έργο}}{\text{Χρονικό} \qquad \text{διάστημα}}\]

\[P = \frac{W}{t}\]

\[P = \frac{E}{t}\]

Μονάδα μέτρησης: 1 W (Watt) \(1W = \frac{1J}{1s}\)