Δυνητική ενέργεια ενός δορυφόρου
Όταν ένας δορυφόρος περιστρέφεται γύρω από την τροχιά της Γης, διαθέτει τόσο κινητική όσο και δυναμική ενέργεια. Και το άθροισμα και των δύο αυτών ενεργειών αποτελεί τη συνολική μηχανική ενέργεια του αντικειμένου, δηλαδή του δορυφόρου που περιστρέφεται στο διάστημα. Ως εκ τούτου, η συνολική μηχανική ενέργεια του δορυφόρου μπορεί να υπολογιστεί ως:
=δυναμική ενέργεια δορυφόρου + κινητική ενέργεια δορυφόρου
Το μέγεθος της δυναμικής ενέργειας είναι διαφορετικό για διαφορετικά αντικείμενα στο σύμπαν. Το ίδιο ισχύει και για τη δυναμική ενέργεια του δορυφόρου. Για να μάθετε την ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται στον δορυφόρο, οι πιο συνηθισμένοι παράγοντες περιλαμβάνουν τη μάζα του δορυφόρου, την απόστασή του από το κέντρο της γης και την επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας.
Δυνητική ενέργεια ενός αντικειμένου
Σύμφωνα με τις θεωρίες της φυσικής, η δυναμική ενέργεια ενός αντικειμένου μπορεί να οριστεί ως η ενέργεια που αποθηκεύεται σε διάφορα μέρη του σώματός του ανάλογα με τη σχετική θέση του αντικειμένου. Με τους απλούστερους όρους, μπορούμε να ορίσουμε τη δυναμική ενέργεια ως τη μορφή ενέργειας που χρησιμοποιείται για τη μετακίνηση ενός αντικειμένου από μια συγκεκριμένη θέση σε μια άλλη θέση. Όταν ένα αντικείμενο είναι ακίνητο και δεν ασκείται εξωτερική δύναμη για να αλλάξει τη θέση του τη συγκεκριμένη στιγμή, η ενέργεια που αποτελείται σε αυτό ορίζεται ως η δυνητική του ενέργεια.
Για παράδειγμα, ένας βράχος που στέκεται σε μια σταθερή θέση αφού δεν κινείται αυτήν τη στιγμή. Η ενέργεια αποθηκεύεται με τη μορφή δυναμικής ενέργειας, αλλά εάν ασκηθεί εξωτερική δύναμη και αρχίσει να αλλάζει θέση, η δυναμική ενέργεια που αποθηκεύεται θα αρχίσει σταδιακά να μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια.
Ένα άλλο παράδειγμα μπορεί να ληφθεί για ένα ακίνητο πλοίο σε μια θάλασσα, ενώ βρίσκεται σε ηρεμία και δεν περιλαμβάνεται από καμία εξωτερική δύναμη, είτε είναι το ρεύμα του νερού είτε του ανέμου είτε η μηχανική δύναμη που ασκεί ο ναύτης. Η ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται σε αυτό θα ονομαστεί δυνητική ενέργεια αλλά μόνο μέχρι τη στιγμή που δεν κινείται. Από τη στιγμή που αλλάζει την κατάστασή του από ηρεμία σε κίνηση, η δυναμική ενέργεια που αποθηκεύεται σε αυτό αρχίζει να μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια.
Η ποσότητα της δυναμικής ενέργειας που αποθηκεύεται σε οποιοδήποτε αντικείμενο εξαρτάται αποκλειστικά από τη μάζα του και ως εκ τούτου είναι διαφορετική για όλα τα αντικείμενα. Είτε πρόκειται για πέτρα 10 mg είτε για πλοίο 1000 τόνων. Η μέθοδος για τον εντοπισμό της ποσότητας της ενέργειας είναι η ίδια για όλα τα γύρω αντικείμενα, είτε στην επιφάνεια της γης είτε στο διάστημα.
Η δυναμική ενέργεια ενός αντικειμένου μπορεί να υπολογιστεί με τον δεδομένο τύπο =m×g×h
Όπου m =μάζα του αντικειμένου
g =επιτάχυνση λόγω βαρύτητας και
h =ύψος ή απόσταση του αντικειμένου
Ποια είναι η δυνητική ενέργεια ενός δορυφόρου;
Μιλώντας για όλα τα αντικείμενα στο σύμπαν, ένα από αυτά που μπορεί να ληφθεί υπόψη για την καλύτερη εξήγηση είναι ένας δορυφόρος. Όταν εκτοξεύεται στο διάστημα, υπάρχουν πολλοί παράγοντες εκείνη τη στιγμή που πρέπει να εξεταστούν προσεκτικά. Θα πρέπει να υπάρχει ακόμη και μια καλά υπολογισμένη μάζα, ώστε να μην υπάρχει μηχανική βλάβη.
Όταν μιλάμε για τη δυνητική ενέργεια ενός δορυφόρου, αυτό που σημαίνει είναι η ενέργεια που έχει αποθηκευτεί σε αυτόν κατά την εκτόξευση, δηλ. πριν ασκηθεί οποιαδήποτε εξωτερική δύναμη σε αυτόν - ήταν στη θέση του υπόλοιπου τότε και δεν κινούνταν Ακόμη. Μόλις εφαρμόστηκε η δύναμη, άλλαξε την κατάστασή της και η αποθηκευμένη δυναμική ενέργεια άρχισε να μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια λόγω της κίνησης που προκαλείται στο σώμα του.
Ένας ανθρωπογενής δορυφόρος είναι ένα αντικείμενο που συνεχίζει να περιστρέφεται γύρω από την τροχιά της γης. Δεδομένου ότι ο δορυφόρος περιστρέφεται, πρέπει να έχει κινητική ενέργεια, αλλά στο βαρυτικό πεδίο της γης, λειτουργεί ως ακίνητο αντικείμενο. Ως εκ τούτου, έχει επίσης δυναμική ενέργεια. Όταν περιστρέφεται γύρω από τη Γη, υπάρχει ακόμα δυναμική ενέργεια σε αυτήν, η οποία μερικές φορές πρέπει να υπολογιστεί για καλύτερη κατανόηση της λειτουργίας της. Δεδομένου ότι η απόσταση είναι τεράστια, πρέπει να έχουμε κατά νου να χρησιμοποιούμε καλά περιγραφικές μεθόδους για να αποφύγουμε τυχόν λάθη ή σύγχυση.
Πώς να υπολογίσετε τη δυναμική ενέργεια ενός δορυφόρου;
Η δυναμική ενέργεια που υπάρχει στο σώμα του δορυφόρου μπορεί να υπολογιστεί με τον συγκεκριμένο τύπο, δηλ. δυναμική ενέργεια=-GmM/R
όπου G =καθολική σταθερά βαρύτητας ( 6,67408×10–¹1 m³ /kg/s²)
M =μάζα της γης
m =μάζα του δορυφόρου
R =ακτίνα της γης + η απόσταση του δορυφόρου από την επιφάνεια της γης
Λαμβάνοντας τη δυναμική ενέργεια ενός δορυφόρου παραδείγματα, η μάζα ενός δορυφόρου δίνεται στα 1000 kg, η μάζα της γης =5,28×10²4 kg και η απόσταση μεταξύ του δορυφόρου και του κέντρου της γης είναι 6878000 km.
Στη συνέχεια, η δυναμική ενέργεια μπορεί να υπολογιστεί ως
=-6,67×10–11 ×1000× 5,28×10²4 / 6878000
=-5,80×1010 j.
Συμπέρασμα
Από τα παραπάνω βήματα, είμαστε πλέον σε θέση να υπολογίσουμε τη δυναμική ενέργεια ενός δορυφόρου στην επιφάνεια της γης. Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί εδώ ότι η συνολική ενέργεια, δηλαδή το άθροισμα της κινητικής ενέργειας και της δυνητικής ενέργειας του δορυφόρου, γράφεται με αρνητικό πρόσημο που διευκρινίζει ότι οι δορυφόροι δεν μπορούν να ξεφύγουν από τη βαρύτητα της Γης.
