ΚΓΦΑΛΑΙΟ 5μ ΓΝΓΡΓΓΙΑ 5.1 Ένγμ θαη εκένγεηα ηεκ θαζεμενηκή μαξ δςή πμιύ ζοπκά ακαθενόμαζηε ζηεκ έκκμηα ηεξ εκένγεηαξ. Γκςνίδμομε γηα πανάδεηγμα όηη γηα κα θηκεζεί έκα αοημθίκεημ ζα πνέπεη κα έπεη εκένγεηα ηεκ μπμία ημο ηεκ πανέπμοκ ηα θαύζημα ημο. Σμ θηκεηό μαξ ηειέθςκμ γηα κα ιεηημονγεί ζα πνέπεη κα έπεη εκένγεηα θαη γηα ημ ιόγμ αοηό ημ θμνηίδμομε ηαθηηθά. Σμ ίδημ θαη μ θμνεηόξ μαξ οπμιμγηζηήξ, μόιηξ ηειεηώζμοκ ηα απμζέμαηα ηεξ εκένγεηαξ πμο ημο πανέπεη ε μπαηανία ημο ζα πνέπεη κα ημκ ζοκδέζμομε με ηεκ πανμπή ημο ειεθηνηθμύ νεύμαημξ γηα κα ζοκεπίζεη κα ιεηημονγεί. Αθόμα όμςξ θαη εμείξ γηα κα μπμνέζμομε κα ακηαπελέιζμομε ηθακμπμηεηηθά ζηηξ θαζεμενηκέξ μαξ δναζηενηόηεηεξ πνεηαδόμαζηε εκένγεηα ηεκ μπμία ηεκ παίνκμομε από ηηξ ηνμθέξ. Όιμη μαξ ιίγμ ή πμιύ είμαζηε ελμηθεηςμέκμη με ηεκ έκκμηα ηεξ εκένγεηαξ, θαηαιαβαίκμομε ηη είκαη θαη πμηα είκαη ε ζεμαζία ηεξ γηα ηε δςή μαξ αιιά ακ μαξ δεηήζεη θάπμημξ κα δώζμομε έκακ μνηζμό γηα ημ ηη είκαη ε εκένγεηα αοηό είκαη πάνα πμιύ δύζθμιμ. Γίκαη ανθεηά πενίπιμθμ κα δώζεη θάπμημξ έκακ μνηζμό γηα ηεκ εκένγεηα αιιά ίζςξ θαη κα μεκ πνεηάδεηαη ηειηθά γηαηί αοηό πμο μαξ εκδηαθένεη είκαη ημ πώξ ζπεηίδεηαη ε εκένγεηα με ηα θοζηθά θαηκόμεκα θαη όπη ημ ηη είκαη αθνηβώξ.
1. Τη είκαη ε εκέργεηα; Ακ θαη όπςξ είπαμε είκαη δύζθμιμ κα μνίζμομε ηεκ εκένγεηα, μπμνμύμε εύθμια κα πμύμε πόηε έκα ζώμα έπεη εκένγεηα. Έκα ζώμα έπεη εκένγεηα όηακ μπμνεί κα πνμθαιέζεη μηα μεηαβμιή ζημκ εαοηό ημο ή ζημ πενηβάιιμκ ημο. Η εκένγεηα δεκ δεμημονγείηαη μύηε θαηαζηνέθεηαη, απιώξ μεηαθένεηαη από έκα ζώμα ζε έκα άιιμ ή μεηαηνέπεηαη από μηα μμνθή ζε μηα άιιε. οκεπώξ ε ζοκμιηθή εκένγεηα ζημ ζύμπακ παναμέκεη ζηαζενή.
2. Η έκκοηα ηοσ έργοσ δύκαμες; Γηα κα μειεηήζμομε ηηξ μεηαηνμπέξ εκένγεηαξ από ηε μηα μμνθή ζηεκ άιιε αιιά θαη ημ πμζό ηεξ εκένγεηαξ πμο μεηαθένεηαη από έκα ζώμα ζε έκα άιιμ πνεζημμπμημύμε ζηε Φοζηθή ηεκ έκκμηα ημο ένγμο δύκαμεξ. Ση εθθνάδεη ημ ένγμ μηαξ δύκαμεξ; Τμ ένγμ μηαξ δύκαμεξ εθθνάδεη ηεκ εκένγεηα πμο ιόγς ηεξ δύκαμεξ μεηαθένεηαη από έκα ζώμα ζε έκα άιιμ ή μεηαηνέπεηαη από μηα μμνθή ζε μία άιιε. Σμ ένγμ ακαθένεηαη πάκημηε ζε μία δύκαμε θαη μαξ δίκεη ηε δοκαηόηεηα κα πνμζδημνίζμομε ηη μεηαβμιέξ ζηεκ εκένγεηα εκόξ ζώμαημξ μπμνεί κα πνμθαιέζεη μηα δύκαμε.
3. Πόηε μηα δύκαμε μπορεί κα παράγεη έργο; 72
Μηα δύκαμε μπμνεί κα πανάγεη ένγμ όηακ αζθείηαη ζε έκα ζώμα ημ μπμίμ μεηαθηκείηαη. Τμ ένγμ μηαξ ζηαζενήξ δύκαμεξ πμο μεηαθηκεί έκα ζώμα θαηά ηεκ θαηεύζοκζε ηεξ μνίδεηαη ςξ ημ γηκόμεκμ ημο μέηνμο ηεξ δύκαμεξ επί ηε μεηαηόπηζε ημο ζώμαημξ δειαδή: ένγμ δύκαμεξ = δύκαμε x μεηαηόπηζε
W Fx Τμ ένγμ είκαη μμκόμεηνμ μέγεζμξ θαη μμκάδα ημο ένγμο είκαη ημ 1 Joule ημ μπμίμ είκαη θαη ε μμκάδα μέηνεζεξ ηεξ εκένγεηαξ. Σμ 1 Joule πνμθύπηεη από ηε μαζεμαηηθή ζπέζε μνηζμμύ γαη ημ ένγμ W F x θαη ηζμύηαη με 1J=1N.m
α) Θεηηθό έργο Μηα δύκαμε ιέμε όηη πανάγεη ζεηηθό ένγμ όηακ ε δύκαμε έπεη ηεκ ίδηα θαηεύζοκζε με ηε μεηαηόπηζε ημο ζώμαημξ όπςξ θαίκεηαη θαη ζημ ζπήμα πμο αθμιμοζεί. Όηακ μηα δύκαμε πανάγεη ζεηηθό ένγμ πάκς ζε έκα ζώμα αοηό ζεμαίκεη όηη ε δύκαμε πνμζθένεη εκένγεηα ζημ ζώμα.
F
F Δx
β) Αρκεηηθό έργο Μηα δύκαμε ιέμε όηη πανάγεη ανκεηηθό ένγμ όηακ ε δύκαμε έπεη ηεκ ακηίζεηε θαηεύζοκζε με ηε μεηαηόπηζε ημο ζώμαημξ όπςξ θαίκεηαη θαη ζημ ζπήμα πμο αθμιμοζεί. Όηακ μηα δύκαμε πανάγεη ανκεηηθό ένγμ πάκς ζε έκα ζώμα αοηό ζεμαίκεη όηη ε δύκαμε αθαηνεί εκένγεηα από ημ ζώμα.
T
T
Δx
γ) Μεδεκηθό έργο Μηα δύκαμε ιέμε όηη πανάγεη μεδεκηθό ένγμ όηακ ε δύκαμε είκαη ζοκεπώξ θάζεηε ζηε μεηαηόπηζε ημο ζώμαημξ όπςξ θαίκεηαη θαη ζημ ζπήμα πμο αθμιμοζεί. Όηακ μηα δύκαμε πανάγεη μεδεκηθό ένγμ πάκς ζε έκα ζώμα αοηό ζεμαίκεη όηη ε δύκαμε μύηε πνμζθένεη μύηε αθαηνεί εκένγεηα από ημ ζώμα. 73
Ν
Β
Ν
Δx
Β
ημ παναπάκς ζπήμα ημ βάνμξ W θαη ε θάζεηε ακηίδναζε από ημ δάπεδμ Ν είκαη δύμ δοκάμεηξ ζοκεπώξ θάζεηεξ ζηε μεηαηόπηζε ημο ζώμαημξ μπόηε ημ ένγμ ημοξ επί ημο ζώμαημξ είκαη μεδέκ.
4. Αζθήζεης 1. Δώζηε παναδείγμαηα όπμο κα θαίκεηαη όηη ημ ένγμ ημο βάνμοξ εκόξ ζώμαημξ είκαη ζεηηθό, ανκεηηθό θαη μεδέκ. 2. ώμα μάδαξ m=5kg ενεμεί ζε μνηδόκηημ επίπεδμ. ημ ζώμα ανπίδεη κα αζθείηαη θάπμηα ζηηγμή ζηαζενή μνηδόκηηα δύκαμε F=100N. Ακ ε δύκαμε ηεξ ηνηβήξ μεηαλύ ζώμαημξ θαη επηπέδμο είκαη Σ=40Ν, θαη ημ ζώμα μεηαημπίδεηαη θαηά Δx=20m κα βνείηε: α) Σμ ένγμ ηεξ δύκαμεξ F β) Σμ ένγμ ηεξ ηνηβήξ Σ γ) ηα ένγα ημο βάνμοξ θαη ηεξ θάζεηεξ ακηίδναζεξ 3. Να οπμιμγηζηεί πόζμ είκαη ημ ένγμ όηακ: α) δύκαμε 6Ν μεηαημπίδεη θαηά 2m έκα ζώμα θαηά ηεκ θαηεύζοκζε ηεξ β) δύκαμε 12Ν μεηαημπίδεη θαηά0,1m θαη έκα ζώμα θαηά ηεκ θαηεύζοκζε ηεξ 4. ώμα μάδαξ m=5kg ενεμεί πάκς ζε μνηδόκηημ επίπεδμ. ημ ζώμα ανπίδεη κα αζθείηαη θάπμηα ζηηγμή μνηδόκηηα δύκαμε F=20N. Ακ ε δύκαμε ηεξ ηνηβήξ είκαη Σ=5Ν, θαη ημ ζώμα μεηαημπίδεηαη θαηά Δx=5m θαηά ηεκ θαηεύζοκζε ηεξ δύκαμεξ F κα βνείηε: α) Σμ ένγμ ηεξ δύκαμεξ F β) Σμ ένγμ ηεξ ηνηβήξ Σ γ) ηα ένγα ημο βάνμοξ θαη ηεξ θάζεηεξ ακηίδναζεξ 5. Έκαξ αζιεηήξ ηεξ άνζεξ βανώκ ακορώκεη ηεκ μπάνα πμο έπεη βάνμξ 2000Ν από ημ έδαθμξ ζε ύρμξ 2m. Πόζμ ένγμ πανήγαγε μ αζιεηήξ; Πόζμ είκαη ημ ένγμ ημο βάνμοξ ηεξ μπάναξ;
5.2 Δσκαμηθή- θηκεηηθή εκέργεηα Δύο βαζηθές μορθές εκέργεηας
Η εκένγεηα εμθακίδεηαη με πμιιέξ μμνθέξ. ηεκ πανάγναθμ αοηή ζα μειεηήζμομε δύμ πμιύ ζεμακηηθέξ μμνθέξ εκένγεηαξ ηεκ θηκεηηθή θαη ηεκ δοκαμηθή εκένγεηα. 74
1. Πόηε έκα ζώμα έτεη θηκεηηθή εκέργεηα; Όηακ έκα ζώμα θηκείηαη έπεη εκένγεηα. Τεκ εκένγεηα πμο έπεη έκα ζώμα επεηδή θηκείηαη ηεκ μκμμάδμομε θηκεηηθή εκένγεηα θαη ηεκ ζομβμιίδμομε με EK θαη δίκεηαη από ηε ζπέζε:
EK
1 mu 2 2
Η θηκεηηθή εκένγεηα εκόξ ζώμαημξ ελανηάηαη από ηε μάδα θαη ηεκ ηαπύηεηα ημο ζώμαημξ. Πημ ζογθεθνημέκα είκαη ακάιμγε με ηε μάδα ημο ζώμαημξ θαη ακάιμγε με ημ ηεηνάγςκμ ηεξ ηαπύηεηαξ ημο ζώμαημξ όπςξ θαίκεηαη θαη από ημκ ηύπμ ηεξ.
2. Πόηε έκα ζώμα έτεη βαρσηηθή δσκαμηθή εκέργεηα; Αξ ζεςνήζμομε όηη έκα ζώμα βνίζθεηαη αθίκεημ ζημ έδαθμξ απμμμκςμέκμ από άιια ζώμαηα π.π. έκα βηβιίμ ζημ πάηςμα. Σμ ζώμα ζηεκ θαηάζηαζε αοηή δεκ είκαη δοκαηόκ κα πνμθαιέζεη άμεζα θάπμηα μεηαβμιή ζημκ εαοηό ημο ή ζημ πενηβάιιμκ θαη δεκ έπεη θηκεηηθή εκένγεηα. Ακ ηώνα αζθήζμομε θαηάιιειε θαηαθόνοθε δύκαμε μπμνμύμε κα ημ ακορώζμομε ζε θάπμημ ύρμξ h εθόζμκ ε δύκαμε πμο αζθμύμε είκαη ηθακή κα οπενκηθήζεη ημ βάνμξ ημο ζώμαημξ. Ακ ζηε ζοκέπεηα αθήζμομε ημ ζώμα ειεύζενμ από αοηό ημ ύρμξ κα πέζεη, αοηό ζα θηκεζεί πνμξ με μιμέκα θαη μεγαιύηενε ηαπύηεηα πνμξ ημ έδαθμξ. Καηά ζοκέπεηα ημ ζώμα απμθηά θηκεηηθή εκένγεηα, πμο ηε βνήθε όμςξ ηεκ εκένγεηα αοηή εθόζμκ ανπηθά δεκ είπε θαζόιμο θηκεηηθή εκένγεηα; Η απάκηεζε είκαη όηη ε εκένγεηα αοηή μεηαθένζεθε ζημ ζώμα μέζς ημο ένγμο ηεξ δύκαμεξ πμο αζθήζεθε ζημ ζώμα θαη ημ ακύρςζε. Γίπαμε όηη ημ ένγμ μηαξ δύκαμεξ μπμνεί κα εθθνάζεη ε μεηαθμνά εκένγεηαξ από έκα ζώμα ζε έκα άιιμ ή ηε μεηαηνμπή ηεξ εκένγεηαξ από μηα μμνθή ζε μηα άιιε. ηεκ πενίπηςζε αοηή μεηαθένεηαη εκένγεηα από εμάξ μέζς ηεξ ακορςηηθήξ δύκαμεξ ζημ ζώμα θαη απμζεθεύεηαη ζε αοηό με ηε μμνθή βανοηηθήξ δοκαμηθήξ εκένγεηαξ όπςξ ιέγεηαη. Η δοκαμηθή εκένγεηα πμο έπεη ημ ζώμα ζημ ύρμξ είκαη ε εκένγεηα πμο ζηε ζοκέπεηα όηακ αθήζμομε κα πέζεη ημ ζώμα κα πέζεη μεηαηνέπεηαη ζε θηκεηηθή εκένγεηα μέζς ημο ένγμο ημο βάνμοξ ημο ζώμαημξ. Πόηε όμςξ ζα ιέμε όηη έκα ζώμα έπεη δοκαμηθή εκένγεηα; Γεκηθά, έκα ζώμα πμο έπεη βάνμξ θαη βνίζθεηαη ζε ύρμξ h από θάπμημ μνηδόκηημ επίπεδμ, ιόγς ηεξ ζέζεξ ημο, ιέμε όηη έπεη δοκαμηθή εκένγεηα ίζε με:
U mgh όπμο U είκαη ε δοκαμηθή εκένγεηα ημο ζώμαημξ, m ε μάδα ημο ζώμαημξ, g ε επηηάποκζε ηεξ βανύηεηαξ θαη h ημ ύρμξ ζημ μπμίμ βνίζθεηαη ημ ζώμα ζε ζπέζε με έκα επίπεδμ ζημ μπμίμ ζεςνμύμε όηη ε δοκαμηθή εκένγεηα είκαη μεδέκ (U=0). Ωξ επίπεδμ δοκαμηθήξ εκένγεηαξ μεδέκ μπμνμύμε κα επηιέλμομε μπμημδήπμηε μνηδόκηημ επίπεδμ επηζομμύμε. οκήζςξ όμςξ είκαη πνμηημόηενμ κα επηιέγμομε ςξ επίπεδμ δοκαμηθήξ εκένγεηαξ μεδέκ ημ μνηδόκηημ επίπεδμ ημ μπμίμ ακηηζημηπεί ζημ παμειόηενμ επίπεδμ από ημ μπμίμ δηένπεηαη ημ ζώμα θαηά ηεκ θίκεζε ημο.
75
3. Ποηα είκαη ηα θσρηόηερα ταραθηερηζηηθά ηες βαρσηηθής δσκαμηθής εκέργεηας;
Η βανοηηθή δοκαμηθή εκένγεηα πμο έπεη έκα ζώμα ζε θάπμημ ύρμξ ηζμύηαη με ημ ένγμ ηεξ δύκαμεξ πμο ημ ακύρςζε.
U WF
Η βανοηηθή δοκαμηθή εκένγεηα πμο έπεη έκα ζώμα ζε θάπμημ ύρμξ είκαη ακελάνηεηε από ηε δηαδνμμή πμο αθμιμύζεζε γηα κα βνεζεί ζημ ύρμξ αοηό θαη ελανηάηαη μόκμ από ηεκ ορμμεηνηθή δηαθμνά ακάμεζα ζηεκ ανπηθή θαη ηεκ ηειηθή ζέζε.
Η βανοηηθή δοκαμηθή εκένγεηα μπμνεί κα μεηαηνέπεηαη ζε θηκεηηθή εκένγεηα ημο ζώμαημξ (ηζπύεη θαη ημ ακηίζηνμθμ) μέζς ημο ένγμο ημο βάνμοξ ημο ζώμαημξ.
4. Τη γκωρίδεηε γηα ηεκ ειαζηηθή δσκαμηθή εκέργεηα; Γθηόξ από ηεκ βανοηηθή δοκαμηθή εκένγεηα πμο απμζεθεύεηαη ζε έκα ζώμα όηακ ημ ακορώκμομε οπενκηθώκηαξ ηεκ δύκαμε ημο βάνμοξ ημο, οπάνπμοκ θαη άιια έηδε δοκαμηθήξ εκένγεηαξ όπςξ π.π. ε ειαζηηθή δοκαμηθή εκένγεηα πμο ζπεηίδεηαη με ηηξ ειαζηηθέξ παναμμνθώζεηξ ηςκ ζςμάηςκ. Έκα ζώμα ιέμε όηη έπεη παναμμνθςζεί ειαζηηθά, εθόζμκ ημ ζώμα επακένπεηαη ζηεκ ανπηθή ημο θαηάζηαζε όηακ παύεη κα επηδνά πάκς ημο ε δύκαμε πμο ημ παναμμνθώκεη (π.π. έκα ζθμογγάνη). Έηζη όηακ αζθμύμε μία δύκαμε γηα κα ηεκηώζμομε θαη θαηά ζοκέπεηα κα παναμμνθώζμομε ειαζηηθά ηε πμνδή εκόξ ηόλμο, ηόηε δαπακάμε εκένγεηα ε μπμία μέζς ημο ένγμο ηεξ δύκαμεξ πμο αζθμύμε ζηε πμνδή απμζεθεύεηαη ζηεκ πμνδή με ηε μμνθή ειαζηηθήξ δοκαμηθήξ εκένγεηαξ. Η δοκαμηθή εκένγεηα πμο έπεη έκα ζώμα είηε είκαη βανοηηθή δοκαμηθή είηε ειαζηηθή δοκαμηθή, μπμνεί κα μεηαζπεμαηηζηεί ζε θάπμηα άιιε μμνθή εκένγεηαξ ή κα μεηαθενζεί ζε θάπμημ άιιμ ζώμα με άιιε μμνθή.
76
5. Ερωηήζεης - Αζθήζεης 1. Πμηα είκαη ηα παναθηενηζηηθά ηεξ δοκαμηθήξ εκένγεηαξ; Από ηη ελανηάηαη; 2. Μπμνεί έκα ζώμα κα έπεη άιιεξ μμνθήξ δοκαμηθή εκένγεηα εθηόξ από βανοηηθή δοκαμηθή εκένγεηα; Ακ καη πμηα ηα παναθηενηζηηθά ηεξ; 3. Πόηε ιέμε όηη έκα ζώμα έπεη θηκεηηθή εκένγεηα; Πμημξ είκαη μ μαζεμαηηθόξ ηύπμξ οπμιμγηζμμύ ηεξ θηκεηηθήξ εκένγεηαξ; Από ηη ελανηάηαη;
4. Να οπμιμγίζεηε ηεκ θηκεηηθή εκένγεηα εκόξ δνμμέα όηακ ηνέπεη α) με ηαπύηεηα
m Km θαη β) όηακ βαδίδεη με ηαπύηεηα u 5 . Δίκεηαη όηη ε μάδα ημο δνμμέα s h είκαη m 70kg . u 10
5. Έκα βηβιίμ με μάδα 4kg ακορώκεηαη από ημ πάηςμα ζ’ έκα νάθη πμο βνίζθεηαη ζε ύρμξ h 2m από ημ πάηςμα. Πόζε είκαη ε βανοηηθή δοκαμηθή εκένγεηα ημο βηβιίμο ζε ζπέζε α) με ημ έδαθμξ, β) ε ζπέζε με ημ θεθάιη εκόξ παηδημύ πμο έπεη ύρμξ h 1, 60m ; 6. Η Μανία ακεβάδεη έκα βηβιίμ με μάδα 1, 2kg από ημ ηναπέδη, πμο βνίζθεηαη 75cm πάκς από ημ πάηςμα, ζ’ έκα νάθη πμο βνίζθεηαη ζε ύρμξ 2, 25m πάκς από ημ πάηςμα. Πμηα είκαη ε μεηαβμιή ηεξ δοκαμηθήξ εκένγεηαξ ημο βηβιίμο;
77
5.3 Η μετακηθή εκέργεηα θαη ε δηαηήρεζε ηες 1. Τη οκομάδεηαη μετακηθή εκέργεηα εκός ζώμαηος; Τμ άζνμηζμα ηεξ θηκεηηθήξ θαη ηεξ δοκαμηθήξ εκένγεηαξ εκόξ ζώμαημξ μνίδεηαη ςξ μεπακηθή εκένγεηα ημο ζώμαημξ EM :
EM EK U Η μεπακηθή εκένγεηα ζπεηίδεηαη με ηεκ θίκεζε εκόξ ζώμαημξ θαη ηηξ αιιαγέξ ζηε ζέζε ημο θαζώξ θαη ηε δοκαηόηεηα ημο ζώμαημξ κα πνμθαιέζεη μεηαβμιέξ ζηεκ θαηάζηαζε άιιςκ ζςμάηςκ.
2. Αρτή δηαηήρεζες ηες μετακηθής εκέργεηας Μηα από ηηξ πημ ζεμακηηθέξ ανπέξ ηεξ Φοζηθήξ είκαη ε ανπή ηεξ δηαηήνεζεξ ηεξ μεπακηθήξ εκένγεηαξ, ε μπμία δηαηοπώκεηαη ςξ ελήξ: Όηακ ζε έκα ζώμα ή ζύζηεμα επηδνμύκ μόμο βαρσηικές, ηλεκηρικές ή δσμάμεις ελαζηικής παραμόρθωζης, ε μεπακηθή ημο εκένγεηα δηαηενείηαη ζηαζενή. Η ανπή δηαηήνεζεξ ηεξ μεπακηθήξ εκένγεηαξ μαξ επηηνέπεη κα μειεηάμε εκενγεηαθά δηάθμνα θαηκόμεκα αθόμε θαη ανθεηά πενίπιμθεξ θηκήζεηξ. Όζμκ αθμνά ηε Φοζηθή ηεξ Β Γομκαζίμο πμο έπμομε μειεηήζεη μόκμ ηε βανοηηθή, δύκαμε ζα μπμνμύζαμε κα απιμπμηήζμομε ηε έθθναζε ηεξ ανπήξ ώζηε κα μπμνμύμε κα θαηακμμύμε θαιύηενα πόηε μπμνμύμε κα ηε πνεζημμπμημύμε ζηηξ αζθήζεηξ. Έηζη μηα απιμπμηεμέκε δηαηύπςζε ηεξ ανπήξ δηαηήνεζεξ ηεξ μεπακηθήξ εκένγεηαξ είκαη αοηή πμο αθμιμοζεί: Όηακ έκα ζώμα θηκείηαη πςνίξ ηνηβέξ θαη ακηηζηάζεηξ, μόκμ με ηεκ επίδναζε ημο βάνμοξ ημο, ηόηε ε μεπακηθή ημο εκένγεηα δηαηενείηαη ζηαζενή. Σε πνεζημόηεηα ηεξ παναπάκς πνόηαζεξ ζα ηεκ ακηηιεθζμύμε θονίςξ θαηά ηεκ επίιοζε ηςκ πνμβιεμάηςκ ημο ζπμιηθμύ βηβιίμο.
3. Πως μεηαηρέπεηαη ε βαρσηηθή δσκαμηθή εκέργεηα ζε θηκεηηθή θαη ακηίζηροθα; Αξ ζεςνήζμομε ηεκ πενίπηςζε πμο εθημλεύμομε έκα ζώμα θαηαθόνοθα πνμξ ηα πάκς με θάπμηα ηαπύηεηα. Ανπηθά ιμηπόκ ημ ζώμα έπεη μμκάπα θηκεηηθή εκένγεηα, ζηε ζοκέπεηα όμςξ θαζώξ ακεβαίκεη ε ηαπύηεηα ημο ειαηηώκεηαη θαη ζοκεπώξ μεηώκεηαη ε θηκεηηθή ημο εκένγεηα εκώ πανάιιεια αολάκεηαη ημ ύρμξ ημο ζώμαημξ από ημ ζεμείμ εθηόλεοζεξ (π.π. ημ έδαθμξ) θαη άνα αολάκεηαη θαη ε δοκαμηθή εκένγεηα ημο ζώμαημξ. Όηακ ημ ζώμα θζάζεη ζημ ακώηενμ ζεμείμ ε ηαπύηεηα ημο ζηηγμηαία μεδεκίδεηαη θαη άνα δεκ έπεη θηκεηηθή εκένγεηα εκώ ηαοηόπνμκα ε δοκαμηθή ημο 78
εκένγεηα παίνκεη ηε μέγηζηε ηεξ ηημή αθμύ ημ ζώμα θηάκεη ζημ μέγηζημ ύρμξ. ηε ζοκέπεηα ημ ζώμα ανπίδεη κα πέθηεη θαηαθόνοθα πνμξ ηα θάης θαη ε δοκαμηθή ημο εκένγεηα ειαηηώκεηαη θαζώξ πάκεη ύρμξ, εκώ ε θηκεηηθή εκένγεηα ημο ζώμαημξ αολάκεηαη. ημ ηέιμξ όηακ ημ ζώμα θηάκεη ζημ έδαθμξ, έπεη μόκμ θηκεηηθή εκένγεηα θαη ε δοκαμηθή ημο εκένγεηα είκαη μεδέκ θαη πάιη. Ακ ζεςνήζμομε όηη ημ ζώμα θηκείηαη μόκμ με ηεκ επίδναζε ημο βάνμοξ ημο ε μεπακηθή ημο εκένγεηα παναμέκεη ζηαζενή δειαδή ζε θάζε ζεμείμ από ημ μπμίμ δηένπεηαη ημ ζώμα θαηά ηεκ θίκεζε ημο ηζπύεη όηη ημ άζνμηζμα ηεξ θηκεηηθήξ θαη ηεξ δοκαμηθήξ εκένγεηαξ ημο ζώμαημξ παναμέκεη ζηαζενό.
E U
Όπςξ ζα δμύμε θαη ζηηξ αζθήζεηξ απμδεηθκύεηαη όηη ε ανπηθή θηκεηηθή εκένγεηα πμο είπε ημ ζώμα όηακ εθημλεύζεθε είκαη ίζε με ηεκ ηημή ηεξ δοκαμηθήξ εκένγεηαξ πμο απμθηά ημ ζώμα ημ μέγηζημ ύρμξ ζημ μπμίμ θηάκεη ηειηθά. Γπίζεξ απμδεηθκύεηαη όηη ημ ζώμα θηάκεη λακά ζημ έδαθμξ με ηεκ ίδηα ηαπύηεηα θαη άνα θηκεηηθή εκένγεηα με ηεκ μπμία είπε εθημλεοζεί ανπηθά. Δειαδή αοηό πμο ζομβαίκεη είκαη ε ζηαδηαθή μεηαηνμπή ηεξ ανπηθήξ θηκεηηθήξ εκένγεηαξ ημο ζώμαημξ ελμιμθιήνμο ζε δοκαμηθή θαηά ηεκ άκμδμ θαη ε μεηαηνμπή ηεξ δοκαμηθήξ εκένγεηαξ ζε ελμιμθιήνμο ζε θηκεηηθή θαηά ηεκ θάζμδμ ημο ζώμαημξ. Η μεηαηνμπή ηεξ βανοηηθή δοκαμηθήξ εκένγεηαξ ζε θηκεηηθή ζώμαημξ θαη ημ ακηίζηνμθμ γίκεηαη όπςξ έπεη ακαθενζεί θαη ζε πνμεγμύμεκε πανάγναθμ μέζς ημο ένγμο ημο βάνμοξ ημο ζώμαημξ.
4. Πως μεηαηρέπεηαη ε ειαζηηθή δσκαμηθή εκέργεηα ζε θηκεηηθή θαη ακηίζηροθα; Αξ ζεςνήζμομε ηεκ ηεκηςμέκε πμνδή εκόξ ηόλμο, όπςξ έπμομε πεη θαη αιιμύ ζηεκ πμνδή έπεη απμζεθεοηεί ειαζηηθή δοκαμηθή εκένγεηα ιόγς παναμόνθςζεξ ε μπμία ηζμύηαη με ημ ένγμ ηεξ δύκαμεξ πμο άζθεζε μ ημλόηεξ γηα κα ηεκηώζεη ηε πμνδή. Ακ ζηε ζοκέπεηα μ ημλόηεξ αθήζεη ειεύζενε ηε πμνδή κα θηκεζεί ζηαδηαθά ε ειαζηηθή δοκαμηθή εκένγεηα ηεξ πμνδήξ μεηαηνέπεηαη ζε θηκεηηθή ηεξ πμνδήξ θαη ζηε ζοκέπεηα ημο βέιμοξ. Από ηε δηαηήνεζε ηεξ μεπακηθήξ εκένγεηαξ (αθμύ ζηε πμνδή μπμνμύμε κα ζεςνήζμομε όηη αζθμύκηαη μόκμ δοκάμεηξ ειαζηηθήξ παναμόνθςζεξ) ζομπεναίκμομε όηη ε ειαζηηθή δοκαμηθή εκένγεηα μεηαηνέπεηαη ζε θηκεηηθή εκένγεηα ηεξ πμνδήξ θαη ζηε ζοκέπεηα ζε θηκεηηθή εκένγεηα ημο βέιμοξ.
79
5. Ερωηήζεης – Αζθήζεης 1. ώμα νίπκεηαη θαηαθόνοθα πνμξ ηα πάκς με ηαπύηεηα ο=10m/s. ε πμημ ύρμξ απμθηά ηε μέγηζηε δοκαμηθή ημο εκένγεηα; Ακηίζηαζε αένα αμειεηέα θαη g=10m/s2. 2. Έκαξ ημλόηεξ ηεκηώκεη ηε πμνδή ημο ηόλμο ημο θαη ζηε ζοκέπεηα ηεκ αθήκεη απειεοζενώκμκηαξ έηζη ημ βέιμξ. Ση είδμοξ εκένγεηα απέθηεζε ε πμνδή όηακ ηεκ ηέκηςζε μ ημλόηεξ; Πμημξ πνμζέθενε αοηήκ ηεκ εκένγεηα ζηε πμνδή; Ση μεηαηνμπέξ εκένγεηαξ ζομβαίκμοκ όηακ μ ημλόηεξ αθήκεη ηε πμνδή ειεύζενε; Ση ηζπύεη γηα ηε μεπακηθή εκένγεηα ζηεκ πενίπηςζε αοηή; 3. Έκα ζώμα μάδαξ m 0,5Kg αθήκεηαη κα πέζεη ειεύζενα από ύρμξ h 1,8m . Πόζμ είκαη ημ μέηνμ ηεξ ηαπύηεηαξ ημο ζώμαημξ όηακ θηάκεη ζημ έδαθμξ; Δίκεηαη
g 10
m ; Ακ ε μάδα ημο ζώμαημξ ήηακ m 1000Kg ημ απμηέιεζμα ζα ήηακ s2
δηαθμνεηηθό; Ση ζομπενάζμαηα βγάδεηε;
4. Ακ γκςνίδεηξ όηη ε ηεκηςμέκε πμνδή εκόξ ηόλμο έπεη δοκαμηθή εκένγεηα 50J , μπμνείξ κα πνμβιέρεηξ πόζε θηκεηηθή εκένγεηα ζα έπεη ημ βέιμξ όηακ εθημλεύεηαη από ημ ηόλμ; Να αηηημιμγήζεηξ ηεκ απάκηεζε ζμο. 5. Έκα ζώμα μάδαξ βνίζθεηαη ζε ύρμξ h 90m θαη έπεη δοκαμηθή εκένγεηα U 900J . Σμ ζώμα αθήκεηαη πέζεη ειεύζενα. Να βνείηε: α) ηε μάδα ημο ζώμαημξ β) Σεκ δοκαμηθή θαη ηεκ θηκεηηθή εκένγεηα όηακ ημ ζώμα βνίζθεηαη ζε ύρμξ h 30m γ) Σεκ δοκαμηθή θαη ηεκ θηκεηηθή εκένγεηα όηακ ημ ζώμα θηάκεη ζημ έδαθμξ δ) Σεκ ηαπύηεηα με ηεκ μπμία θηάκεη ζημ έδαθμξ Η επηηάποκζε ηεξ βανύηεηαξ είκαη g 10
m . s2
6. Να ζομπιενώζεηε ημκ πίκαθα γηα έκα ζώμα πμο πέθηεη ειεύζενα από θάπμημ ύρμξ: Ακ ημ ζώμα αθέζεθε από ύρμξ h 80m κα Γμεπ ΓΚ U βνείηε: 0 3200 J η) Σε μάδα ημο 800 J ηη) Σεκ ηαπύηεηα με ηεκ μπμία θηάκεη ζημ έδαθμξ 1200 J 2900 J 100 J 3200 J
Η επηηάποκζε ηεξ βανύηεηαξ είκαη g 10
m . s2
80
5.4 Μορθές θαη μεηαηροπές ηες εκέργεηας Η εκένγεηα εμθακίδεηαη ζηε θύζε ζε πμιιέξ δηαθμνεηηθέξ μμνθέξ. οπκά ζηεκ θαζεμενηκή μαξ δςή έπμομε αθμύζεη γηα ειηαθή εκένγεηα, ειεθηνηθή, αημιηθή, πεμηθή, πονεκηθή, ζενμηθή θηι. ηηξ παναγνάθμοξ πμο αθμιμοζμύκ ζα ακαθενζμύμε ζηηξ δηαθμνεηηθέξ μμνθέξ εκένγεηαξ θαη ζηηξ μεηαηνμπέξ ηεξ εκένγεηαξ από ηε μηα μμνθή ζε μηα άιιε.
1. Ποηα είκαη ε προέιεσζε ηες εκέργεηας ποσ έτεη ο άκζρωπος; Η εκένγεηα εμθακίδεηαη ζηε θύζε ζε πμιιέξ δηαθμνεηηθέξ μμνθέξ. Όιμη μη έμβημη μνγακηζμμί θαζώξ θαη μη ηνμθέξ πενηέπμοκ εκένγεηα απμζεθεομέκε ζηα μόνηα δηάθμνςκ πεμηθώκ εκώζεςκ π.π. ηεξ γιοθόδεξ. Η εκένγεηα αοηή μθείιεηαη ζηηξ δοκάμεηξ πμο αζθμύκηαη ακάμεζα ζηα άημμα πμο ζπεμαηίδμοκ ηα μόνηα ηςκ πεμηθώκ εκώζεςκ είκαη δειαδή δοκαμηθή εκένγεηα ηεκ μπμία μκμμάδμομε πεμηθή εκένγεηα. Ο άκζνςπμξ ιμηπόκ με ηηξ ηνμθέξ παίνκεη πεμηθή εκένγεηα ηεκ μπμία θαηά έκα μένμξ ηεκ απμζεθεύεη θαη θαηά έκα άιιμ ηεκ εθμεηαιιεύεηαη με ηεκ θαύζε ηςκ ηνμθώκ θαη έηζη μεηαθένεηαη ζημοξ μύεξ θαη ζημκ εγθέθαιμ ώζηε κα μπμνεί κα θηκείηαη θαη κα ζθέθηεηαη.
2. Ακαθέρεηε παραδείγμαηα μεηαηροπής εκέργεηας από μηα μορθή ζε άιιε; Αοημθίκεημ: ημ αοημθίκεημ ε πεμηθή εκένγεηα ηςκ θαοζίμςκ, μεηαηνέπεηαη ζε ζενμηθή εκένγεηα ηςκ θαοζαενίςκ θαη ζηε ζοκέπεηα ζε θηκεηηθή εκένγεηα ημο αοημθηκήημο. Θενμμειεθηνηθά ενγμζηάζηα: ηα ζενμμειεθηνηθά ενγμζηάζηα ε πεμηθή εκένγεηα πμο είκαη απμζεθεομέκε ζημ θαύζημμ οιηθό (άκζναθαξ, πεηνέιαημ, θοζηθό αένημ) με ηεκ θαύζε μεηαηνέπεηαη ζε ζενμηθή εκένγεηα θαη ηειηθά ζε ειεθηνηθή εκένγεηα. Ηιεθηνηθόξ ιαμπηήναξ: ημκ ειεθηνηθό ιαμπηήνα ε ειεθηνηθή εκένγεηα πμο απμννμθά μ ιαμπηήναξ μεηαηνέπεηαη ζε θςηεηκή εκένγεηα θαη ζε ζενμηθή εκένγεηα.
3. Ποηες είκαη οη ζεμειηώδεης μορθές εκέργεηας; Παναπάκς ακαθενζήθαμε ζηηξ δηαθμνεηηθέξ μμνθέξ εκένγεηαξ πμο οπάνπμοκ ζηε θύζε θαη ζηηξ μεηαηνμπέξ ηεξ εκένγεηαξ από μηα μμνθή ζε μηα άιιε. Μηιήζαμε γηα ειηαθή εκένγεηα, ειεθηνηθή, αημιηθή, πεμηθή, πονεκηθή, ζενμηθή θηι. Φαίκεηαη δειαδή κα οπάνπεη μηα πμηθηιία μμνθώκ εκένγεηαξ ζηε θύζε. Η εκένγεηα με ηηξ δηάθμνεξ μμνθέξ ηεξ πενηέπεηαη θαη εθπμνεύεηαη από ηεκ ύιε. Η ύιε όπςξ γκςνίδμομε απμηειείηαη από άημμα, μόνηα, ειεθηνόκηα, πνςηόκηα, κεηνόκηα ηα μπμία βνίζθμκηαη ζε θίκεζε θαη άνα έπμοκ θηκεηηθή εκένγεηα θαη αιιειεπηδνμύκ (αζθμύκ δοκάμεηξ) μεηαλύ ημοξ θαη επμμέκςξ έπμοκ δοκαμηθή εκένγεηα. Έηζη με μηα πημ πνμζεθηηθή ζε βάζμξ ακάιοζε, παναηενμύμε όηη όιεξ μη μμνθέξ εκένγεηαξ ακάγμκηαη ηειηθά ζε δύμ ζεμειηώδεηξ μμνθέξ εκένγεηαξ ηεκ θηκεηηθή θαη ηε δοκαμηθή. Γηα πανάδεηγμα ε ζενμηθή εκένγεηα είκαη θηκεηηθή εκένγεηα πμο μθείιεηαη ζηεκ θίκεζε ηςκ μμνίςκ θαη 81
όπςξ έπεη ήδε ακαθενζεί ε πεμηθή εκένγεηα μθείιεηαη μοζηαζηηθά ζηεκ θηκεηηθή θαη ζηεκ δοκαμηθή εκένγεηα ηςκ αηόμςκ θαη ηςκ μμνίςκ ηςκ πεμηθώκ μοζηώκ.
5.5 Δηαηήρεζε ηες εκέργεηας 1. Τη γκωρίδεηε γηα ηε δηαηήρεζε ηες εκέργεηας; Ακ ζπνώλμομε μηα θμύκηα αοηή ζα ανπίζεη κε θηκείηαη θαη κα θάκεη ηαιάκηςζε άνα απμθηά θηκεηηθή εκένγεηα. Από πμύ πνμήιζε ε εκένγεηα πμο απέθηεζε ε θμύκηα; Πνμθακώξ από εμάξ πμο ηεκ ςζήζαμε θαη έηζη έκα μένμξ ηεξ πεμηθήξ μαξ εκένγεηαξ μεηαηνάπεθε ζε θηκεηηθή ηεξ θμύκηαξ. Μεηά από μενηθέξ αηςνήζεηξ ε θμύκηα ζα αθηκεημπμηεζεί. Ση απέγηκε ε εκένγεηα πμο είπε ε θμύκηα; Χάζεθε; Η απάκηεζε είκαη πςξ όπη όπςξ έπμομε πεη θαη ζηεκ ανπή ημο θεθαιαίμο ε εκένγεηα δεκ δεμημονγείηαη μύηε θαηαζηνέθεηαη, απιώξ μεηαθένεηαη από έκα ζώμα ζε έκα άιιμ ή μεηαηνέπεηαη από μηα μμνθή ζε μηα άιιε. Η θηκεηηθή εκένγεηα ηεξ θμύκηαξ ιόγς ηνηβώκ μεηαλύ ηςκ μεπακηθώκ ηεξ μενώκ θαη ηεξ ακηίζηαζεξ ημο αένα ηειηθά μεηαηνάπεθε ζε ζενμηθή εκένγεηα ηεξ θμύκηαξ θαη ημο πενηβάιιμκημξ. Μπμνείηε κα ακαθένεηε θαη άιια παναδείγμαηα δηαηήνεζεξ ηεξ εκένγεηαξ;
5.6 Πεγές εκέργεηας 1. Ακαθέρεηε μερηθές πεγές εκέργεηας ποσ σπάρτοσκ ζηε θύζε; Ο Ήιημξ: Η θύνηα πεγή εκένγεηαξ ημο πιακήηε μαξ είκαη μ Ήιημξ μ μπμίμξ ζηέικεη ζοκεπώξ ειεθηνμμαγκεηηθή αθηηκμβμιία (ειηαθή εκένγεηα) ζηε Γε. Η εκένγεηα ημο Ήιημο πνμένπεηαη από πονεκηθέξ ακηηδνάζεηξ ζημ εζςηενηθό ημο. Η Βημμάδα: Η βημμάδα απμηειεί (ημ λύιμ, ημ λοιμθάνβμοκμ θαη ηα θοηηθά οπμιείμμαηα) μηα πεγή εκένγεηαξ πμο μθείιεηαη ζηεκ θςημζύκζεζε ηςκ θοηώκ. Πονεκηθή εκένγεηα: Η εκένγεηα πμο απειεοζενώκεηαη από ηε δηάζπαζε ηςκ πονήκςκ. Πνόθεηηαη γηα πμιύ ζεμακηηθή πεγή εκένγεηαξ αιιά θαη ανθεηά θαηαζηνεπηηθή όηακ πνεζημμπμηείηαη γηα πμιεμηθμύξ ζθμπμύξ. Πεηνέιαημ-Φοζηθό αένημ: Απμηειεί μηα από ηηξ βαζηθόηενεξ πεγέξ εκένγεηαξ γηα ηεκ ακζνςπόηεηα ζήμενα, ε μπμία θαηαζπαηαιάηαη ςξ θαύζημμ γηα κα θαιύρεη ηηξ ακάγθεξ μαξ γηα μεηαθίκεζε με μπήμαηα, πιμία θαη αενμπιάκα αιιά θαη γηα ηεκ ιεηημονγία ηςκ μεγάιςκ ενγμζηαζίςκ θαη βημμεπακηώκ. Απμηειεί με ακακεώζημε πεγή εκένγεηαξ θάηη πμο ζεμαίκεη όηη ηα απμζέμαηα θάπμηε ζα ελακηιεζμύκ θαη γηα αοηό ζα πνέπεη κα είμαζηε πάνα πμιύ πνμζεθηηθή ζηε πνήζε ημο μηαξ θαη ημ πεηνέιαημ απμηειεί ελαηνεηηθή πνώηε ύιε γηα ηεκ παναζθεοή θαη ηεκ ζύκζεζε κέςκ οιηθώκ. Αημιηθή εκένγεηα: Η εκένγεηα ημο ακέμμο Υδναοιηθή εκένγεηα: Η εκένγεηα πμο μαξ πανέπεη ημ κενό με ηεκ θίκεζε ημο θαη ηεκ αλημπμημύμε ζηα οδνμειεθηνηθά ενγμζηάζηα Γεςζενμηθή εκένγεηα: πνόθεηηαη γηα ηε ζενμηθή εκένγεηα ηςκ οπόγεηςκ πεηνςμάηςκ θαη ηςκ οπόγεηςκ κενώκ. Αλημπμηείηαη ηόζμ γηα ηε ζένμακζε θηηνίςκ όζμ θαη γηα ηεκ παναγςγή ειεθηνηθήξ εκένγεηαξ. 82
θεθηείηε πμηεξ από ηηξ παναπάκς πεγέξ εκένγεηαξ είκαη ακακεώζημεξ δειαδή είκαη πναθηηθά ακελάκηιεηεξ;
5.7 Απόδοζε μηας μετακής 1. Πως ορίδεηαη ε απόδοζε μηας μετακής; Οη μεπακέξ πμο πνεζημμπμημύμε ζηεκ θαζεμενηκή μαξ δςή είκαη ζοζθεοέξ πμο μεηαηνέπμοκ μηα μμνθή εκένγεηαξ ζε θάπμηα άιιε μμνθή πμο είκαη πνήζημε γηα εμάξ. Καηά ηε μεηαηνμπή ηεξ εκένγεηαξ από μηα μμνθή ζε μηα άιιε εκώ ε ζοκμιηθή εκένγεηα δηαηενείηαη, ε πνήζημε (ςθέιημε) εκένγεηα ε μπμία αλημπμηείηαη γηα ηηξ δναζηενηόηεηεξ μαξ είκαη πάκημηε μηθνόηενε ηεξ εκένγεηαξ πμο πνμζθένεηαη ανπηθά ζηε μεπακή γηα κα ιεηημονγήζεη. Πάκημηε θαηά ηε ιεηημονγία μηαξ μεπακήξ έκα μένμξ ηεξ εκένγεηαξ πάκεηαη με ηε μμνθή ζενμηθήξ εκένγεηαξ με απμηέιεζμα κα ζενμαίκεηαη ε ηόζμ ε μεπακή όζμ θαη ημ πενηβάιιμκ. οκήζςξ μάιηζηα ημ μεγαιύηενμ μένμξ ηεξ πνμζθενόμεκεξ εκένγεηαξ πάκεηαη εκώ ε ςθέιημε εκένγεηα είκαη πμιύ μηθνό πμζμζηό ηεξ πνμζθενόμεκεξ. Γηα πανάδεηγμα ζε έκα ιαμπηήνα πονάθηςζεξ ημ 95% ηεξ πνμζθενόμεκεξ εκένγεηαξ γίκεηαη ζενμηθή θαη μόιηξ ημ 5% μεηαηνέπεηαη ζε ςθέιημε θςηεηκή εκένγεηα. Γηα ημ ιόγμ αοηό είκαη πνήζημμ κα γκςνίδμομε ηεκ απόδμζε μηαξ μεπακήξ πμο μαξ δείπκεη θαηά πόζμ ε πνμζθενόμεκε εκένγεηα γίκεηαη ςθέιημε. Η απόδμζε μηαξ μεπακήξ μνίδεηαη ςξ:
E έ E ό
Σμ ε μκμμάδεηαη θαη ζοκηειεζηήξ απόδμζεξ θαη είκαη πάκηα μηθνόηενμξ ηεξ μμκάδαξ αθμύ πάκημηε μ πανακμμαζηήξ είκαη μεγαιύηενμξ από ημκ ανηζμεηή όπςξ πνμακαθένζεθε. οπκά μ ζοκηειεζηήξ απόδμζεξ ε πμιιαπιαζηάδεηαη με 100% θαη εθθνάδεηαη ςξ πμζμζηό % ημ μπμίμ θοζηθά είκαη πάκημηε μηθνόηενμ ημο 100%.
2. Αζθήζεης 1. Πμηεξ βαζηθέξ εκενγεηαθέξ μεηαβμιέξ ζομβαίκμοκ α) ζε έκα αοημθίκεημ; β) ζε έκα ζενμμειεθηνηθό ενγμζηάζημ; γ)ε έκα ηνόιεσ; 2. Γνάρηε έλη ημοιάπηζημκ μμνθέξ εκένγεηαξ. 3. Ση μμνθέξ εκένγεηαξ έπεη έκα μήιμ: α) όηακ βνίζθεηαη ζημ θιαδί ηεξ μειηάξ β) θαζώξ πέθηεη από ηεκ μειηά γ) ςξ ηνόθημμ μόκμ
83
5.8 Ιζτύς Πμιιέξ θμνέξ δεκ μαξ εκδηαθένεη ηόζμ πμιύ ημ πόζμ ένγμ μπμνεί κα πανάγεη μηα μεπακή όζμ ημ πόζμ γνήγμνα μπμνεί κα ηεκ πανάγεη. Γπίζεξ πμιύ ζοπκά δεκ μαξ εκδηαθένεη μόκμ ημ πόζε εκένγεηα θαηακαιώκεηαη ζε μία δναζηενηόηεηα αιιά μαξ εκδηαθένεη θαη ημ πόζμ γνήγμνα θαηακαιώκεηαη αοηή ε εκένγεηα. Γηα πανάδεηγμα αξ ζεςνήζμομε όηη θάπμημξ ακεβαίκεη μηα ζθάια. Γηα κα ακέβεη ηα ζθαιηά ανγά με ζηαζενή ηαπύηεηα , ζα πνέπεη κα αζθεί μηα δύκαμε ε μπμία ελμοδεηενώκεη ζοκεπώξ ημ βάνμξ ημο θαη ηειηθά ε εκένγεηα πμο δαπακά είκαη ίζε με ηε μεηαβμιή ηεξ δοκαμηθήξ ημο εκένγεηαξ. Αθμύ μ άκζνςπμξ, όηακ έπεη πηα ακέβεη ηα ζθαιηά, ζα βνεζεί ζε μεγαιύηενμ ορόμεηνμ, ζα έπεη αολεζεί ε δοκαμηθή ημο εκένγεηα. Η αύλεζε ηεξ δοκαμηθήξ ημο εκένγεηαξ είκαη ανηζμεηηθά ίζε με ημ ένγμ ηεξ δύκαμεξ πμο ακύρςζε ημ ζώμα ζημ ζεμείμ αοηό θαη άνα WF U mgh . Γπμμέκςξ γηα δεδμμέκμ ορόμεηνμ h θαη μάδα m ημο ζώμαημξ ε εκένγεηα πμο θαηακαιώκμομε γηα κα ακεβμύμε ζημ ύρμξ h είκαη ζογθεθνημέκε θαη ίζε με WF mgh . Δηαπηζηώκμομε όμςξ όηη όηακ ακεβμύμε ηα ζθαιηά πημ γνήγμνα θαη βνεζμύμε ζημ ίδημ ύρμξ ηόηε ζα θμοναζημύμε πενηζζόηενμ ζε ζπέζε με όηακ ακεβμύμε ανγά ηα ζθαιηά.
Γίκαη θακενό όηη ζηεκ πνμθεημέκε πενίπηςζε, δειαδή γηα ημ πόζμ ζα θμοναζημύμε, δεκ παίδεη νόιμ μόκμ ημ πόζε εκένγεηα θαηακαιώκμομε αιιά θαη ημ πόζμ γνήγμνα θαηακαιώκμομε αοηό ημ πμζό εκένγεηαξ.
1. Πως ορίδεηαη ε ηζτύς μηας μετακής; Σμ θοζηθό μέγεζμξ πμο ζοκδέεη ημ παναγόμεκμ ένγμ από μία δύκαμε με ημ πνόκμ ζημκ μπμίμ πανάγεηαη ημ ένγμ αοηό μκμμάδεηαη ηζπύξ θαη μνίδεηαη ςξ ελήξ:
Η ηζπύξ μηαξ μεπακήξ είκαη ηόζμ μεγαιύηενε όζμ πενηζζόηενμ ένγμ πανάγεη ή πενηζζόηενε εκένγεηα μεηαζπεμαηίδεη ζε μνηζμέκμ πνμκηθό δηάζηεμα. Ιζμδύκαμα μπμνμύμε κα πμύμε όηη ε ηζπύξ είκαη ηόζμ μεγαιύηενε όζμ μηθνόηενμ πνμκηθό 84
δηάζηεμα απαηηείηαη γηα κα παναπζεί μηα μνηζμέκε πμζόηεηα ένγμο ή κα μεηαζπεμαηηζηεί μνηζμέκε πμζόηεηα εκένγεηαξ. Η ηζπύξ είκαη μμκόμεηνμ μέγεζμξ θαη μμκάδα ηεξ ηζπύμξ ζημ S.I. είκαη ημ Watt όπμο
1W 1
J s
Γπεηδή ημ W είκαη ζπεηηθά μηθνή μμκάδα εκένγεηαξ πμιύ ζοπκά πνεζημμπμημύκηαη θαη ηα πμιιαπιάζηα ημο:
1kW 103W 1000W 1MW 106W 1000000W
2. Πως μπορεί κα γραθεί ε ηζτύς ποσ προζθέρεηαη ζε έκα ζώμα ηο οποίο θηκείηαη με ζηαζερή ηατύηεηα; Έζης έκα ζώμα ημ μπμίμ μεηαημπίδεηαη πνμξ ηα δεληά οπό ηεκ επίδναζε μεηαλύ άιιςκ θαη μηαξ ζηαζενήξ δύκαμεξ F θαη έζης όηη ημ ζώμα θηκείηαη εοζύγναμμα θαη μμαιά.
F
F Δx
Σόηε γηα ημ ζώμα ηζπύεη x u t εκώ γηα ημ ένγμ ημ μπμίμ πνμζθένεη ε δύκαμε ζημ ζώμα ηζπύεη WF F x . Οπόηε γηα ηεκ ηζπύ πμο πνμζθένεηαη ζημ ζώμα από ηεκ δύκαμε F μπμνμύμε κα γνάρμομε:
P από όπμο ηειηθά πνμθύπηεη
WF F x F u t t t t
P F u
3. Αζθήζεης 1. Η ηζπύξ μηαξ μεπακήξ είκαη P=2kW. Να οπμιμγίζεηε ζε J ημ ένγμ πμο πανάγεη ε μεπακή αοηή ακ ιεηημονγήζεη γηα t=15min. 2. Μηα μεπακή Α πανάγεη ένγμ w1=48000J ζε t1=0,4min εκώ μηα μεπακή Β πανάγεη ένγμ w2=43,2kJ ζε t2=36s. Πμηα είκαη ηζπονόηενε; 3. Έκα ζώμα θηκείηαη ζε μνηδόκηημ επίπεδμ οπό ηεκ επίδναζε ηεξ δύκαμεξ F=30N με ζηαζενή ηαπύηεηα ο=10m/s. α) Πόζε είκαη ε ηνηβή; β) ε t=5s πόζε απόζηαζε ζα έπεη δηακύζεη; γ) Πμημ είκαη ημ ένγμ θαη πμηα ε ηζπύξ ηεξ δύκαμεξ F; 85