Δυναμική ενέργεια

Η μεταφορά μιας πέτρας προς τα πάνω αυξάνει τη δυνητική της ενέργεια υπό την επίδραση της βαρύτητας. Το τέντωμα μιας λαστιχένιας ταινίας αυξάνει την ελαστική δυνητική της ενέργεια, η οποία είναι μια μορφή ηλεκτρικής δυνητικής ενέργειας. Ένα μείγμα καυσίμου και οξειδωτικού έχει χημική δυναμική ενέργεια, η οποία είναι μια άλλη μορφή ηλεκτρικής δυναμικής ενέργειας. Οι μπαταρίες έχουν επίσης χημική δυναμική ενέργεια.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι δυνητικής ενέργειας, καθένας από τους οποίους συνδέεται με έναν συγκεκριμένο τύπο δύναμης.

Βαρυτική δυναμική ενέργεια

Η βαρυτική δυναμική ενέργεια βιώνεται από ένα αντικείμενο όταν το ύψος και η μάζα είναι παράγοντες στο σύστημα. Η βαρυτική δυναμική ενέργεια προκαλεί την κίνηση των αντικειμένων το ένα προς το άλλο. Εάν ένα αντικείμενο ανυψωθεί σε ορισμένη απόσταση από την επιφάνεια από τη Γη, η δύναμη που υφίσταται προκαλείται από το βάρος και το ύψος. Το έργο ορίζεται ως δύναμη σε μια απόσταση και το έργο είναι μια άλλη λέξη για την ενέργεια. Η δυνητική ενέργεια που προστίθεται όταν ανυψώνετε ένα αντικείμενο είναι:

U = F Δ h {\displaystyle U=F\Delta h}

όπου

F {\displaystyle F} είναι η δύναμη της βαρύτητας

Δ h {\displaystyle \Delta h} είναι η μεταβολή του ύψους

ή

U = m g h {\displaystyle U=mgh}

Εδώ, g = 9.81 m/s 2 {\textstyle g=9.81\ \mathrm {m/s} ^{2}} είναι η επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας.

Το συνολικό έργο που επιτελείται από τη βαρυτική δυναμική ενέργεια όταν ένα αντικείμενο πέφτει από τη θέση 1 στη θέση 2 είναι:

Δ W = U 1 - U 2 {\displaystyle \Delta W=U_{1}-U_{2}}

ή

Δ W = m g h 1 - m g h 2 {\displaystyle \Delta W=mgh_{1}-mgh_{2}}

όπου

m {\displaystyle m} είναι η μάζα του αντικειμένου

h 1 {\displaystyle h_{1}} είναι η πρώτη θέση

h 2 {\displaystyle h_{2}} είναι η δεύτερη θέση

Ηλεκτρική δυναμική ενέργεια

Η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια βιώνεται από φορτία τόσο διαφορετικά όσο και όμοια, καθώς απωθούνται ή έλκονται μεταξύ τους. Τα φορτία μπορεί να είναι είτε θετικά (+) είτε αρνητικά (-), όπου τα αντίθετα φορτία έλκονται και τα όμοια φορτία απωθούνται. Αν δύο φορτία τοποθετηθούν σε ορισμένη απόσταση το ένα από το άλλο, η δυναμική ενέργεια που είναι αποθηκευμένη μεταξύ των φορτίων μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:

U = k Q q r {\displaystyle U={\frac {kQq}{r}}}

όπου

k {\displaystyle k} είναι 1/4πє (για τον αέρα ή το κενό είναι 9 x 10 9 N m 2 / C 2 {\displaystyle 9x10^{9}Nm^{2}/C^{2}} )

Q {\displaystyle Q} είναι το πρώτο φορτίο

q {\displaystyle q} είναι το δεύτερο φορτίο

r {\displaystyle r} είναι η απόσταση μεταξύ τους

Ελαστική δυνητική ενέργεια

Η ελαστική δυναμική ενέργεια εμφανίζεται όταν ένα ελαστικό υλικό απομακρύνεται ή σπρώχνεται μεταξύ του. Το ποσό της δυναμικής ενέργειας που έχει το υλικό εξαρτάται από την απόσταση που τραβιέται ή σπρώχνεται. Όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση που σπρώχνεται, τόσο μεγαλύτερη είναι η ελαστική δυνητική ενέργεια που έχει το υλικό. Αν ένα υλικό τραβηχτεί ή σπρωχτεί, η δυναμική ενέργεια μπορεί να υπολογιστεί από:

U = 1 2 k x 2 {\displaystyle U={\frac {1}{2}}kx^{2}}}

όπου

k {\displaystyle k} είναι η σταθερά της δύναμης του ελατηρίου (πόσο καλά το υλικό τεντώνεται ή συμπιέζεται)

x {\displaystyle x} είναι η απόσταση που μετακινήθηκε το υλικό από την αρχική του θέση

• Κινητική ενέργεια