Παράδειγμα δυναμικής ενέργειας

Ενέργεια είναι η ικανότητα ενός σώματος ή συστήματος να εκτελεί εργασία. ο Δυναμική ενέργεια είναι αυτό που αποκτάται από ένα θέση που καταλαμβάνεται, στα πλαίσια συγκεκριμένο πεδίο. Ανάλογα με το πεδίο που κατοικείται, η Πιθανή Ενέργεια αποκτά την ακόλουθη ταξινόμηση:

Τύποι δυναμικής ενέργειας:

ο Βαρυτική Δυναμική Ενέργεια Δημιουργείται όταν το σώμα ή το σύστημα βρίσκεται σε βαρυτικό πεδίο.

ο Ηλεκτρική δυναμική ενέργεια Είναι ένα που αποκτάται όταν το σώμα ή το σύστημα βρίσκεται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο.

ο Μαγνητική δυναμική ενέργεια προκύπτει όταν το σώμα ή το σύστημα βρίσκεται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο

ο Ελαστική δυναμική ενέργεια εκδηλώνεται όταν ένα ελατήριο αιωρείται σε ένα ορισμένο επίπεδο έντασης και έχει λανθάνουσα τάση να επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα.

Βαρυτική Δυναμική Ενέργεια 

Η Πιθανή Ενέργεια βασίζεται στον δεύτερο Νόμο του Νεύτωνα:

"Η Δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο είναι ευθέως ανάλογη της μάζας του, με την επιτάχυνση στην οποία ταξιδεύει."

Σε ένα πεδίο βαρύτητας, η επιτάχυνση αντιπροσωπεύεται από την τιμή της επιτάχυνσης της βαρύτητας:. Το προϊόν αυτής της Δύναμης από τη θέση του σώματος, το οποίο σε ένα πεδίο βαρύτητας αντιμετωπίζεται ως ύψος ή απόσταση, ονομάζεται βαρυτική δυναμική ενέργεια.

Όπου οι μονάδες είναι:

Είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη, που υπολογίζεται σε σώματα κοντά στην επιφάνεια του πλανήτη Γη. Η προέλευση ή το σημείο αναφοράς για αυτήν την Ενέργεια μπορεί να είναι αυθαίρετη. Εκεί η ενέργεια είναι μηδέν. Το σώμα που βρίσκεται σε τέτοια απόσταση από αυτό το σημείο έχει απαιτήσει μια ποσότητα ενέργειας για να τοποθετηθεί εκεί. Από μια άλλη οπτική γωνία, αυτό σημαίνει το ίδιο με την Ενέργεια που το σώμα έχει διαθέσιμο να είναι ήδη σε αυτήν τη θέση.

Το σώμα από μόνο του έχει ήδη μια μάζα, η οποία, όταν επηρεάζεται από τη δράση της βαρύτητας, γίνεται μια δύναμη που ονομάζεται Βάρος, η οποία προφανώς μετράται στις ίδιες μονάδες Δύναμης.:

Με τέτοιο τρόπο ώστε η Βαρυτική Δυναμική Ενέργεια να μπορεί να αναπαρασταθεί ως:

Παραδείγματα δυναμικής ενέργειας βαρύτητας

Παράδειγμα # 1: Υπολογίστε την πιθανή ενέργεια ενός γραφείου που βρίσκεται στο δεύτερο όροφο ενός κτιρίου, σε ύψος 4,5 μέτρων. Η μάζα του είναι 90 Kg.

Ο τύπος που πρέπει να εφαρμοστεί είναι:

Λύση:

Παράδειγμα # 2: Υπολογίστε την Πιθανή Ενέργεια ενός μονόλιθου που βρίσκεται στην κορυφή ενός λόφου σε κάθετη απόσταση 10 μέτρων, με μάζα 1.200 Kg.

Ο τύπος που πρέπει να εφαρμοστεί είναι:

Λύση:

Παράδειγμα # 3: Υπολογίστε τη Δυνητική Ενέργεια ενός μήλου που κρέμεται από ένα κλαδί δέντρου, βάρους 0,8829 Newton, σε ύψος 3,2 μέτρων.

Ο τύπος που πρέπει να εφαρμοστεί είναι:

Ελαστική δυναμική ενέργεια

Η Ελαστική Δυναμική Ενέργεια καθορίζεται από την απόσταση τάνυσης ή την πίεση του ελατηρίου και από τη σταθερά του ελατηρίου του οποίου είναι μέρος. Είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται από το ελατήριο στην κατάσταση έντασης.

Ανεξάρτητα από το αν είναι συμπίεση ή τέντωμα, υπάρχει μια απόσταση που το ελατήριο παραμορφώνεται από το αρχικό του σχήμα.

Προέρχεται από την ολοκλήρωση του έργου που εμπλέκεται στη συμπίεση ή το τέντωμα του ελατηρίου: Δύναμη (k) φορές Απόσταση (x) ως συνάρτηση της Απόστασης.

Η Ελαστική Δυναμική Ενέργεια είναι ισοδύναμη με αυτήν την τιμή.

Ηλεκτρική δυναμική ενέργεια

Όταν ένα θετικό ηλεκτρικό φορτίο βρίσκεται σε ένα συγκεκριμένο μέρος στο χώρο και πλησιάζει ένα άλλο θετικό φορτίο, θα υπάρχει μια απωστική δύναμη από την πρώτη. Ως εκ τούτου, μια πιθανή ενέργεια θα παραχθεί στο δεύτερο.

Η ηλεκτρική δυναμική ενέργεια ενός φορτίου αντιπροσωπεύεται:

Και βασίζεται στον νόμο του Coulomb:

Η Δύναμη που επηρεάζει ένα σημείο ηλεκτρικής φόρτισης ως συνέπεια της παρουσίας ενός δεύτερου σημείου φόρτισης, ορίζεται από: