Momentum vs Energy
Η ορμή και η ενέργεια (κινητική ενέργεια) είναι σημαντικές ιδιότητες ενός κινούμενου αντικειμένου και διέπονται από τους νόμους κίνησης του Νεύτωνα. Και τα δύο σχετίζονται μεταξύ τους καθώς το γινόμενο της μάζας και της ταχύτητας ενός κινούμενου αντικειμένου είναι η ορμή του και το μισό του γινόμενου της μάζας και το τετράγωνο της ταχύτητάς του ονομάζεται κινητική του ενέργεια. Έτσι, όταν αυξάνετε την ταχύτητα ενός αντικειμένου, αυξάνετε ουσιαστικά την ορμή του, καθώς και την κινητική του ενέργεια, όπως φαίνεται από τον τύπο. Αλλά, και αυτό είναι σημαντικό, η ορμή και η κινητική ενέργεια ενός σώματος δεν είναι ισοδύναμες και εναλλάξιμες.
Η ορμή ενός κινούμενου σώματος, σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο της κίνησης του Νεύτωνα είναι το γινόμενο της μάζας και της ταχύτητάς του. Ο νόμος ορίζει ότι ο ρυθμός μεταβολής της ορμής είναι ευθέως ανάλογος με τη δύναμη που εφαρμόζεται και είναι προς την κατεύθυνση της δύναμης.
P=m X v=mv
Τώρα, η κινητική ενέργεια ενός κινούμενου σώματος δίνεται ως το μισό του γινόμενου της μάζας του και του τετραγώνου της ταχύτητάς του
K. E=½ m X v²=½ mv²
Είναι σαφές ότι τόσο η ορμή όσο και η ενέργεια ενός κινούμενου σώματος εξαρτώνται από την ταχύτητά του. Διπλασιάζεις την ταχύτητα και διπλασιάζεις την ορμή του σώματος. Αλλά ο διπλασιασμός της ταχύτητας τετραπλασιάζει την κινητική ενέργεια του κινούμενου σώματος.
Ας δούμε τη διαφορά μεταξύ ορμής και κινητικής ενέργειας μέσω ενός πειράματος.
Δεδομένης μιας κακής ευκαιρίας, σε ποιο από τα παρακάτω δύο θα σταθείτε μπροστά, ένα φορτηγό 1000 κιλών που κινείται με 1 m/sec ή ένα κεφτεδάκι βάρους 1 kg που κινείται με ταχύτητα 1000 m/sec. Εάν είστε φοιτητής φυσικής, θα στέκεστε χαρούμενοι μπροστά στο φορτηγό καθώς στην καλύτερη περίπτωση θα σας πετούσε στο πλάι χωρίς να προκαλείται πολύ κακό, ενώ το κεφτεδάκι που κινείται με τόσο άγρια ταχύτητα μπορεί ακόμη και να σας σκοτώσει. Ας δούμε πώς.
P (φορτηγό)=1000X1=1000kg m/s
K. E (φορτηγό)=½ X10000 X 1X 1=500 joules
Από την άλλη πλευρά, P (κεφτέδες)=1 X 1000=1000 kg m/s
K. E (κεφτέδες)=½ X 1 X 1000 X 1000=500000 Joules
Είναι λοιπόν σαφές ότι λόγω της πολύ υψηλής κινητικής ενέργειας του κεφτέ, είναι επικίνδυνο να στέκεσαι μπροστά του.
Συνοπτικά:
Momentum vs Energy
• Αν και η ορμή και η κινητική ενέργεια ενός κινούμενου αντικειμένου σχετίζονται, δεν είναι το ίδιο ισοδύναμο.
• Ενώ η ορμή είναι ένα διανυσματικό μέγεθος που απαιτεί επίσης κατεύθυνση, η κινητική ενέργεια είναι ένα βαθμωτό μέγεθος που χρειάζεται μόνο ποσό.
• Εάν διπλασιάσετε την ταχύτητα ενός κινούμενου αντικειμένου, η ορμή του διπλασιάζεται αλλά η κινητική ενέργεια τετραπλασιάζεται.
