Τι είναι η ενέργεια;

Στην καθημερινή ζωή με τη λέξη ενέργεια εννοούμε μία πράξη ή μία δραστηριότητα. Για παράδειγμα ενεργητικός είναι ο άνθρωπος που καταγίνεται με ποικίλες δραστηριότητες. Στη φύση οι μεταβολές δεν είναι αποτέλεσμα πάντα ανθρώπινης δραστηριότητας: ένα σώμα κρυώνει, θερμαίνεται ή κινείται και αυτό δεν οφείλεται κατ' ανάγκην σε ανθρώπινη παρέμβαση.

Στη φυσική η λέξη ενέργεια έχει εντελώς διαφορετικό νόημα από το συνηθισμένο. Ας δούμε κάποιες απλές μεταβολές και το πώς τις περιγράφουν οι φυσικοί με την έννοια της ενέργειας.

Μία μπάλα πέφτει πάνω σε μία σειρά από ακίνητες ξύλινες κορύνες (Εικ. 2.7). Η ταχύτητα της μειώνεται, ενώ ταυτόχρονα οι κορύνες εκσφενδονίζονται. Σε αυτή τη μεταβολή λέμε ότι αρχικά η κινούμενη μπάλα έχει κινητική ενέργεια, ενώ οι ακίνητες κορύνες δεν έχουν. Κατά τη σύγκρουση τους κινητική ενέργεια μεταφέρεται από τη μπάλα στις κορύνες.

Όταν κρατάμε τη χορδή του τόξου τεντωμένη ασκούμε σ' αυτή δύναμη. Τότε λέμε ότι η χορδή έχει δυναμική ενέργεια. Η παραμορφωμένη χορδή δεν έχει κινητική ενέργεια, ωστόσο ασκεί στο βέλος δύναμη. Το βέλος (Εικ. 2.8) είναι ακίνητο, δεν έχει κινητική ενέργεια. Όταν αφήσουμε την χορδή και το βέλος, η χορδή παύει να είναι παραμορφωμένη και το βέλος εκτινάσσεται. Η χορδή δεν έχει πλέον δυναμική ενέργεια ενώ το βέλος αποκτά κινητική ενέργεια.

Σε αυτή τη μεταβολή λέμε ότι η δυναμική ενέργεια της χορδής μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια του βέλους. Στις προηγούμενες μεταβολές μεταφέρεται κινητική ενέργεια από την κινούμενη μπάλα στις ακίνητες κορύνες και η δυναμική ενέργεια της χορδής μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια του βέλους.

Γενικά, σε κάθε μεταβολή, λέμε ότι, ενέργεια μεταφέρεται από ένα σώμα σε άλλο ή μια μορφή ενέργειας μετατρέπεται σε άλλη.

Εικόνα 2.6 Καθώς θερμαίνουμε το έμβολο κινείται και η θερμοκρασία του νερού αυξάνεται.

Εικόνα 2.7 Κατά τη σύγκρουση μεταφέρεται κινητική ενέργεια από τη μπάλα στις κορύνες.

Εικόνα 2.8 Η παραμορφωμένη χορδή του τόξου έχει δυναμική ενέργεια.