Τι είναι η κινητική ενέργεια;

Ρίξτε μια ματιά γύρω σας τώρα. Κινείται τίποτα; Ίσως είναι ο ανεμιστήρας οροφής που περιστρέφει τον αέρα γύρω σας ή τα φύλλα που ανακατεύονται στα δέντρα ή τα σύννεφα που διασχίζουν τον ουρανό. Θα μπορούσε να είναι οι μύες που ελέγχουν τα χέρια σας καθώς μετακινείστε στο τηλέφωνό σας ή η καρδιά σας να χτυπά στο στήθος σας. Ο κόσμος γύρω μας είναι συνεχώς σε κίνηση, ακόμα και όταν τα πράγματα φαίνονται ακίνητα. Αυτό είναι γνωστό ως κινητική ενέργεια. Τι είναι, πού θα το βρείτε στην καθημερινότητά σας και πώς μπορούμε να το αξιοποιήσουμε;

Νόμοι της κίνησης και της κινητικής ενέργειας

Στην πιο βασική του περίπτωση, η κινητική ενέργεια (KE) είναι αυτό που έχει ένα αντικείμενο επειδή βρίσκεται σε κίνηση. Κάθε τι που κινείται έχει κάποια, αλλά τα περισσότερα πράγματα δεν δημιουργούν τα δικά τους. Για να κατανοήσουμε αυτήν την έννοια, πρέπει να κατανοήσουμε τους νόμους της κίνησης του Νεύτωνα. Πιθανότατα είστε ήδη εξοικειωμένοι με τα βασικά του πρώτου νόμου. Δηλώνει ότι ένα αντικείμενο είτε σε κίνηση είτε σε ηρεμία θα παραμείνει έτσι, εκτός εάν ενεργήσει πάνω από μια εξωτερική δύναμη.

Ακολουθώντας τον πρώτο νόμο της κίνησης, αν πετάξετε ένα μπέιζμπολ, θα συνεχίσει προς τα εμπρός μέχρι να ενεργήσουν άλλες δυνάμεις. Εδώ στη Γη, αυτό περιλαμβάνει έλξη και βαρύτητα. Αν έπαιρνες το ίδιο μπέιζμπολ και το πετάξεις στο διάστημα, θα μπορούσε ενδεχομένως να συνεχίσει για πάντα.

Η ενέργεια της ρίψης σας παραμένει στο μπέιζμπολ μέχρι να χτυπήσει κάτι. Αυτό ονομάζεται δυναμική ενέργεια, μέχρι να έρθει σε επαφή με κάτι. Εάν χτυπήσει στο έδαφος, έναν παίκτη ή ένα άτυχο πουλί, μεταφέρει μέρος αυτής της ενέργειας στο αντικείμενο που χτυπά. Αυτή είναι η κινητική ενέργεια.

Μακροσκοπική έναντι μικροσκοπικής

Οι επιστήμονες ταξινομούν την κινητική ενέργεια σε δύο κατηγορίες - τη μακροσκοπική και τη μικροσκοπική. Η μακροσκοπική κινητική ενέργεια παρατηρείται πολύ πιο εύκολα. Είναι αυτό που θα δείτε σε εκείνο το μπέιζμπολ για το οποίο μιλήσαμε πριν από λίγο. Δύο μεταβλητές καθορίζουν πόσο KE μπορεί να αποθηκεύσει μια συσκευή — ταχύτητα και μάζα. Ένα μπέιζμπολ που κινείται με 100 mph θα έχει περισσότερη κινητική ενέργεια από ένα μπέιζμπολ που κινείται με 50 mph. Μια μπάλα μπόουλινγκ θα έχει πιο κινητική από οποιαδήποτε από τις μπάλες του μπέιζμπολ.

Η μακροσκοπική κινητική ενέργεια εμφανίστηκε ακόμη και στην ταινία «Black Panther» της Marvel. Θυμάστε πώς το κοστούμι του T'Challa συγκέντρωνε ενέργεια που θα μπορούσε αργότερα να απελευθερώσει; Αυτό είναι μόνο KE στη δουλειά.

Η μικροσκοπική κινητική ενέργεια δεν είναι κάτι που πρόκειται να δείτε με γυμνό μάτι. Αντίθετα, παίζει ρόλο στη θερμοκρασία και τη θερμοδυναμική. Όσο πιο ζεστό είναι κάτι, τόσο πιο γρήγορα δονούνται τα άτομά του. Καθώς κρυώνει, η κίνηση μεταξύ τους επιβραδύνεται. Θα το δείτε ως φυσική αντίδραση σε ορισμένες περιπτώσεις. Καθώς το νερό θερμαίνεται, μετατρέπεται σε ατμό. Όταν κρυώσει, τα άτομα σταματούν να κινούνται και μετατρέπεται σε πάγο.

Εκμετάλλευση κινητικής ενέργειας

Πώς μπορούμε να αξιοποιήσουμε την κινητική ενέργεια και να τη μετατρέψουμε σε κάτι χρήσιμο; Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να γίνει αυτό, μερικοί από τους οποίους φαίνονται απίστευτα φουτουριστικοί.

Πολλές ανανεώσιμες πηγές ενέργειας το χρησιμοποιούν με διάφορους τρόπους. Η αιολική ενέργεια, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί ανεμογεννήτριες για να αξιοποιήσει ό,τι παράγεται από το περαστικό αεράκι. Καθώς η τουρμπίνα περιστρέφεται, οι κινητήρες μετατρέπουν αυτή την ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε στα σπίτια μας. Η υδροηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιεί παρόμοιες τουρμπίνες σε φράγματα, παράγοντας ενέργεια καθώς το νερό ρέει μέσα από αυτά.

Ωστόσο, η κινητική ενέργεια δεν χρειάζεται να είναι σε τόσο μεγάλη κλίμακα. Τα Kinetic ρολόγια δεν χρειάζονται περιέλιξη. Αντίθετα, φορτίζουν όταν μετακινείτε το χέρι που το φοράει. Όταν δεν χρησιμοποιείται, μπορείτε να το αποθηκεύσετε σε ένα κουτί που κουνάει απαλά το ρολόι για να το κρατήσει τυλιγμένο. Οι γιατροί εξετάζουν ακόμη και έναν βηματοδότη που χρησιμοποιεί το KE ενός καρδιακού παλμού για να επαναφορτίσει την μπαταρία της συσκευής. Παραδοσιακά, οι βηματοδότες χρησιμοποιούν μπαταρίες που απαιτούν αντικατάσταση κάθε πέντε έως 10 χρόνια. Αυτές οι μικρές συσκευές θα μπορούσαν να μειώσουν τη συχνότητα των απαραίτητων χειρουργικών επεμβάσεων.

Είμαστε συνεχώς σε κίνηση και οι ερευνητές αναζητούν νέους τρόπους για να αξιοποιήσουν αυτή την ενέργεια. Τα γυμναστήρια μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις μηχανές γυμναστικής τους για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια. Ακόμη και οι σύλλογοι χορού εγκαθιστούν πάνελ δαπέδου που βυθίζονται ανεπαίσθητα όταν τα πατάτε, επιτρέποντάς τους να πάρουν την κινητική ενέργεια των χορευτών και να τη μετατρέψουν σε ηλεκτρική ενέργεια για να τροφοδοτήσουν το κλαμπ.

Η ενέργεια της κίνησης

Η κινητική ενέργεια μπορεί να ακούγεται σαν μια περίπλοκη επιστημονική αρχή, αλλά είναι κάτι που διαμορφώνει και τροφοδοτεί τον κόσμο γύρω μας. Κάθε φορά που πατάτε στο πάτωμα, μεταφέρετε λίγο ΚΕ από το πόδι σας στο έδαφος από κάτω σας. Κάθε φορά που η καρδιά σας χτυπά, έχει την ικανότητα να τροφοδοτεί έναν βηματοδότη.

Την επόμενη φορά που θα πετάξετε μια μπάλα, θα χορέψετε ή θα μετακινηθείτε από το ένα δωμάτιο στο άλλο, σκεφτείτε το είδος της κινητικής ενέργειας που παράγετε. Είναι μια εκπληκτική δύναμη που έχει πολλές εφαρμογές στην καθημερινή ζωή και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτήσει τον κόσμο μας. Οι πιθανές χρήσεις μπορούν να ανοίξουν τις πόρτες για ένα καλύτερο μέλλον.