Copy - UNIT 2: Kinetic & Potential Energy

Αριθμός Έργου: 2023-1-PL01-KA220-SCH-000164042

ΕΝΟΤΗΤΑ 2: Κινητική & Δυναμική Ενέργεια

Χρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Ωστόσο, οι απόψεις και οι γνώμες που εκφράζονται είναι αποκλειστικά του/των συγγραφέα/συγγραφέων και δεν αντικατοπτρίζουν απαραίτητα τις απόψεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης ή του Ευρωπαϊκού Εκτελεστικού Οργανισμού Εκπαίδευσης και Πολιτισμού (EACEA). Ούτε η Ευρωπαϊκή Ένωση ούτε ο EACEA μπορούν να θεωρηθούν υπεύθυνοι για αυτές.

Εισαγωγή

• Σε αυτή τη δραστηριότητα, θα εξερευνήσετε την κινητική και την δυναμική ενέργεια, καθώς και τους παράγοντες που τις επηρεάζουν.

💡 Θα δούμε πώς η ενέργεια αλλάζει μορφή — από ακίνητη σε κινούμενη!

Source: freepik.com

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Οι μαθητές:Θα μπορούν να ταξινομούν την ενέργεια ως κινητική ή δυναμική. Θα κατανοούν οτι: - Η δυναμική ενέργεια εξαρτάται από τη μάζα και το ύψος. - Η κινητική ενέργεια εξαρτάται από τη μάζα και την ταχύτητα. - Συμπεραίνει ότι η ενέργεια διατηρείται όταν αλλάζει μορφή..

Source: freepik.com

Τι είναι η ενέργεια;

• Πριν κατανοήσουμε οποιαδήποτε μορφή ενέργειας, είναι ζωτικής σημασίας να κατανοήσουμε τι είναι πραγματικά η ενέργεια.
• Η ενέργεια είναι η ικανότητα να εκτελείται εργασία, δηλαδή όταν ασκείται δύναμη σε ένα αντικείμενο και αυτό κινείται.

Source: freepik.com

Δυναμική Ενέργεια

1) Η δυναμική ενέργεια είναι ένας από τους κύριους τύπους ενέργειας στο σύμπαν. Είναι αρκετά απλή, αν και ελαφρώς δύσκολη να κατανοηθεί διαισθητικά: είναι μια μορφή ενέργειας που έχει τη δυνατότητα να εκτελέσει έργο, αλλά δεν εκτελεί ενεργά έργο ούτε ασκεί δύναμη σε άλλα αντικείμενα.

• Η δυναμική ενέργεια ενός αντικειμένου βρίσκεται στη θέση του, όχι στην κίνησή του. Είναι η ενέργεια της θέσης.
• Η δυναμική ενέργεια μπορεί να ποσοτικοποιηθεί ως μάζα επί βαρύτητα επί ύψος.

Source: freepik.com

• m είναι η μάζα σε κιλά, g είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (9,8 m/s² στην επιφάνεια της γης) και h είναι το ύψος σε μέτρα. Η δυναμική ενέργεια μετράται συνήθως σε μονάδες Joule (J). Ένα Joule ισούται με 1 kg m² / s².
• Όταν τα αντικείμενα μετατοπίζονται από τις θέσεις ισορροπίας τους, αποκτούν ενέργεια που ήταν αποθηκευμένη στα αντικείμενα πριν να βγουν από την ισορροπία τους λόγω ελαστικής ανάκρουσης, βαρύτητας ή χημικών αντιδράσεων.
• Αυτό αποδεικνύεται καλύτερα σε ένα αντικείμενο όπως το τόξο ενός τοξότη, το οποίο αποθηκεύει την ενέργεια που δημιουργείται από το τράβηγμα της χορδής του τόξου. Η δυναμική ενέργεια που αποθηκεύεται κατά το τράβηγμα είναι υπεύθυνη για την ενέργεια που παράγεται κατά την απελευθέρωση, η οποία είναι γνωστή ως κινητική ενέργεια.

Κινητική Ενέργεια

• Η κατανόηση της κινητικής ενέργειας είναι διαισθητικά ευκολότερη, επειδή είναι πιο προφανές ότι τα κινούμενα αντικείμενα έχουν ενέργεια.
• Η κινητική ενέργεια δημιουργείται όταν απελευθερώνεται η δυναμική ενέργεια, η οποία τίθεται σε κίνηση από τη βαρύτητα ή τις ελαστικές δυνάμεις, μεταξύ άλλων καταλυτών. Η κινητική ενέργεια είναι η ενέργεια της κίνησης. Όταν η αποθηκευμένη δυναμική ενέργεια (ενέργεια θέσης) μετατρέπεται σε κίνηση, γίνεται κινητική ενέργεια.

Κινητική Ενέργεια

• Η κινητική ενέργεια μπορεί να ποσοτικοποιηθεί ως το ήμισυ της μάζας επί την ταχύτητα στο τετράγωνο. Στις μονάδες SI, η μάζα πρέπει να είναι σε χιλιόγραμμα (kg) και η ταχύτητα σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m/s).
• Η κινητική ενέργεια έχει τις ίδιες μονάδες με την δυναμική ενέργεια (kg m² / s²) και μετράται με τη μονάδα Joule (J).

Γιατί λοιπόν δεν υπάρχει βαρυτική επιτάχυνση στον τύπο της κινητικής ενέργειας; Η βαρύτητα δεν επηρεάζει την κίνηση του αντικειμένου;

Source: freepik.com

Η βαρύτητα προκαλεί πάντα κίνηση; Σκεφτείτε το ξανά!

• Σκεφτείτε το για μια στιγμή.
• Στην πραγματικότητα φαίνεται αρκετά λογικό, έτσι δεν είναι; Αλλά δεν είναι ακριβώς αλήθεια. Ναι, η βαρύτητα μπορεί να είναι η αιτία της κίνησης ενός αντικειμένου που πέφτει ελεύθερα. Αλλά η βαρύτητα μπορεί να μην είναι η αιτία της κίνησης σε όλες τις περιπτώσεις.

Η βαρύτητα προκαλεί πάντα κίνηση; Σκεφτείτε το ξανά!

Ας σκεφτούμε, για παράδειγμα, ένα διαστημόπλοιο που αιωρείται στο κενό του διαστήματος σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας. Όταν βρίσκεται σε ηρεμία, μπορούμε να πούμε ότι η κινητική του ενέργεια είναι μηδενική. Αλλά όταν θέτει σε λειτουργία τους κινητήρες του και αρχίζει να κινείται, θα έχει κινητική ενέργεια λόγω της ταχύτητάς του. Αν είχαμε προσθέσει τη βαρυτική επιτάχυνση ως πολλαπλασιαστή στον τύπο, θα είχαμε κάνει το λάθος να αγνοήσουμε την κινητική ενέργεια του διαστημοπλοίου, δεδομένου ότι κινείται σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας.Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι η βαρύτητα δεν σχετίζεται άμεσα με την κινητική ενέργεια· είναι απλώς ένα από τα πιθανά στοιχεία που επηρεάζουν την εμφάνιση του παράγοντα ταχύτητας.

Source: freepik.com

Μετατροπή ενέργειας: Από δυναμική σε κινητική

• Γνωρίζετε ήδη ότι η ενέργεια διατηρείται και μεταφέρεται εντός και μεταξύ των συστημάτων, δεν δημιουργείται ούτε καταστρέφεται. Επομένως, σε ένα σύστημα όπου η τριβή αγνοείται, η συνολική μεταβολή της δυναμικής ενέργειας θα μετατραπεί σε κινητική ενέργεια.
• Τώρα που μάθαμε τα βασικά της κινητικής και της δυναμικής ενέργειας, μπορούμε να λύσουμε μερικά προβλήματα χρησιμοποιώντας όσα μάθαμε..

Source: freepik.com

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ ΜΑΘΗΣΗΣ

• Μπορείτε να επαναλάβετε τη δραστηριότητα ελεύθερης πτώσης που έχει σχεδιαστεί σε περιβάλλον επαυξημένης πραγματικότητας σε διαφορετικά περιβάλλοντα, με αντικείμενα διαφορετικής μάζας και απελευθερώνοντάς τα από διαφορετικά ύψη.

Σαρώστε τον κωδικό QR στα δεξιά για να εξερευνήσετε την προσομοίωση ελεύθερης πτώσης!

Σχεδιάζοντας το πείραμά σας:

Απαντήστε στις παρακάτω ερωτήσεις χρησιμοποιώντας την προσομοίωση. 🧪 Κατά το σχεδιασμό του πειράματός σας, φροντίστε να αλλάζετε μόνο μία μεταβλητή κάθε φορά. Διαφορετικά, δεν θα είναι σαφές ποιος παράγοντας προκάλεσε την αλλαγή στα αποτελέσματα..

Προβλήματα Πρακτικής

α) Υπολογίστε την δυναμική ενέργεια ενός αντικειμένου με μάζα 15 kg σε ύψος 100 m, την κινητική του ενέργεια τη στιγμή της πρόσκρουσης και την ταχύτητα με την οποία θα χτυπήσει την επιφάνεια.……………………… ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ: ……………………… ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ: ……………………… ΤΑΧΥΤΗΤΑ:β) Υπολογίστε την δυναμική ενέργεια ενός αντικειμένου με μάζα 45 kg σε ύψος 100 m, την κινητική του ενέργεια τη στιγμή της πρόσκρουσης και την ταχύτητα με την οποία θα χτυπήσει την επιφάνεια. ……………………… ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ: ……………………… ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ: ……………………… ΤΑΧΥΤΗΤΑ:

Προβλήματα Πρακτικής

γ) Υπολογίστε την δυναμική ενέργεια ενός αντικειμένου με μάζα 15 kg σε ύψος 150 m, την κινητική του ενέργεια τη στιγμή της πρόσκρουσης και την ταχύτητα με την οποία θα χτυπήσει την επιφάνεια. ……………………… ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ: ……………………… ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ: ……………………… ΤΑΧΥΤΗΤΑ:

Ας αναλογιστούμε τις αλλαγές στον τομέα της ενέργειας

Τι μαθαίνετε για την κινητική και την δυναμική ενέργεια όταν συγκρίνετε: περιπτώσεις ‘α’ and ‘β’; .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. περιπτώσεις ‘α’ and ‘γ’; .................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................

Τώρα σκεφτείτε πιο βαθιά:

Ποια θα ήταν τα αποτελέσματα αν κάνατε το ίδιο πείραμα στη Σελήνη αντί για τη Γη; 💬 Συζητήστε με τους συναδέλφους σας! .................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................