Διαστατικός τύπος ενέργειας

Ένας τύπος διαστάσεων είναι ένας μαθηματικός τύπος που αντιπροσωπεύει ένα φυσικό μέγεθος με όρους θεμελιωδών μεγεθών όπως η μάζα, το μήκος και ο χρόνος. Χρησιμοποιώντας τύπους διαστάσεων, μπορούμε να δούμε πώς τα θεμελιώδη μεγέθη αυξάνονται σε διαφορετικές δυνάμεις για να δημιουργηθεί ένα νέο φυσικό μέγεθος. Οι δυνάμεις των θεμελιωδών φυσικών μεγεθών αναφέρονται ως διαστάσεις.

Οι επιστήμονες ορίζουν την ενέργεια ως την ικανότητα να εκτελείς εργασίες. Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν ενέργεια για να περπατούν και να κάνουν ποδήλατο, να οδηγούν οχήματα σε δρόμους και βάρκες στο νερό, να μαγειρεύουν γεύματα σε σόμπες, να παράγουν πάγο στους καταψύκτες, να φωτίζουν τα σπίτια και τους χώρους εργασίας μας, να κατασκευάζουν αγαθά και να εκτοξεύουν αστροναύτες στο διάστημα.

Η μονάδα του είναι το τζάουλ (J). Εφόσον η ενέργεια είναι μια μορφή εργασίας, εκφράζεται ως

Ενέργεια =Εργασία =Απόσταση δύναμης

 Ενέργεια

Ως ενέργεια ορίζεται η ικανότητα εκτέλεσης εργασίας. Με άλλα λόγια, ενέργεια είναι η ικανότητα να κάνεις δουλειά . Η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί, μπορεί να μετατραπεί από τη μια μορφή στην άλλη. Είναι ένα βαθμωτό μέγεθος καθώς έχει μόνο μέγεθος και κατεύθυνση. Η μονάδα ενέργειας SI είναι Joule. Η ενέργεια μπορεί να βρεθεί σε όλα στο σύμπαν, είτε είναι ζωντανό είτε άβιο πράγμα. Η ενέργεια μπορεί να χωριστεί σε τύπους, π.χ., Κινητική Ενέργεια και Δυνητική Ενέργεια.

Κινητική ενέργεια :Είναι η μορφή της ενέργειας της κίνησης. Η κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου είναι ίση με το μισό της μάζας του, επί το τετράγωνο της ταχύτητάς του.

Κ.Ε. =(½) m v²

Όπου m είναι μάζα, v είναι η ταχύτητα του αντικειμένου 

Δυνητική ενέργεια: Η ενέργεια που οφείλεται στην ανάπαυση είναι γνωστή ως δυναμική ενέργεια. Είναι η μορφή ενέργειας που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να γίνει εργασία. Ένας από τους πιο συνηθισμένους τύπους δυναμικής ενέργειας είναι η βαρυτική δύναμη.

Π.Ε. =mgh

όπου m είναι μάζα, g είναι η βαρύτητα και h είναι το ύψος 

Διαφοροποίηση μεταξύ κινητικής ενέργειας και δυνητικής ενέργειας

Κινητική ενέργεια	Δυνητική ενέργεια
Είναι η μορφή της ενέργειας της κίνησης. Η κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου είναι ίση με ½ φορές του γινομένου της μάζας και της ταχύτητας	Η ενέργεια που οφείλεται στην ανάπαυση είναι γνωστή ως δυναμική ενέργεια. Είναι η μορφή ενέργειας που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να γίνει εργασία
Κ.Ε. =( ½) m v²	PE =mgh
Παράδειγμα:τρέξιμο, περπάτημα κ.λπ.	Παράδειγμα:Νερό στο φράγμα

Παραγωγή του Διαστατικού Τύπου Ενέργειας 

Ο τύπος για την ενέργεια είναι,

Ενέργεια =Απόσταση δύναμης

Η δύναμη μπορεί να γραφτεί ως,

Δύναμη =επιτάχυνση μάζας

Η επιτάχυνση είναι ο ρυθμός μεταβολής της ταχύτητας,

Επιτάχυνση =ταχύτηταχρόνος =m/ss

Ο θεμελιώδης διαστατικός τύπος της μάζας είναι [M], αυτός του μήκους είναι [L] και για το χρόνο είναι [T].

Άρα, Επιτάχυνση=[L1][T1][T1] =[L1][T1+1] =[L1][T2] =[L1T-2]

Αντικατάσταση αυτού στον τύπο για τη δύναμη 

Δύναμη =[M1].[L1T-2]=[M1L1T-2]

Αντικαταστήστε αυτό στον τύπο για την ενέργεια, με τον τύπο διαστάσεων της απόστασης να είναι [L]

Ενέργεια =[M1L1T-2].[L]

Συνδυάζοντας τους δύο όρους,

Ενέργεια =[M1L2T-2]

Άρα ο τύπος διαστάσεων της ενέργειας είναι [M1L2T-2].

Τύπος διαστάσεων

Η έκφραση που υποδεικνύει τις δυνάμεις στις οποίες πρέπει να αυξηθούν οι θεμελιώδεις μονάδες για να ληφθεί μια μονάδα μιας παράγωγης ποσότητας είναι ο τύπος διαστάσεων της ποσότητας.

Ας υποθέσουμε ότι το Q είναι η μονάδα μιας παραγόμενης ποσότητας που αντιπροσωπεύεται από την έκφραση Q =MaLbTc. Σε αυτήν την περίπτωση, MaLbTc είναι ο τύπος διαστάσεων και οι εκθέτες a, b και c αναφέρονται ως διαστάσεις.

Νόμος της ομοιογένειας διαστάσεων

• Σε κάθε σωστή εξίσωση που εκφράζει τη σχέση μεταξύ φυσικών μεγεθών, όλοι οι όροι πρέπει να έχουν τις ακριβείς διαστάσεις και στις δύο πλευρές. Οι λέξεις που δηλώνονται με σύμβολο συν ή μείον πρέπει να έχουν τις ακριβείς διαστάσεις.
• Όταν ένα φυσικό μέγεθος Q έχει διαστάσεις a, b και c σε μήκος (L), μάζα (M) και χρόνο (T), αντίστοιχα, και n1 είναι η αριθμητική του τιμή σε ένα σύστημα με θεμελιώδεις μονάδες L1, M1 , και T1, και n2 είναι η αριθμητική του τιμή σε άλλο σύστημα με θεμελιώδεις μονάδες L2, M2 και T2, αντίστοιχα, τότε, n1 [L1,a M1b T1 c ]=n2 [L2a M2b T2 c].

Συμπέρασμα 

Τα θεμελιώδη μεγέθη όπως το μήκος, η μάζα ή ο χρόνος μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναπαράσταση φυσικών μεγεθών με έναν μαθηματικό τύπο που ονομάζεται τύπος διαστάσεων. Αντιπροσωπεύουν τον τρόπο με τον οποίο τα θεμελιώδη μεγέθη δημιουργούν οποιαδήποτε φυσική ποσότητα όταν αυξάνονται σε διαφορετικές δυνάμεις. Αυτές οι δυνάμεις των θεμελιωδών φυσικών μεγεθών ονομάζονται διαστάσεις.

Ενέργεια, με απλά λόγια, είναι η ικανότητα να κάνεις εργασίες. Η ενέργεια χρησιμοποιείται από τα άτομα σε καθημερινές δραστηριότητες όπως περπάτημα, ποδήλατο, τροφοδοσία κινητήρων, μαγείρεμα φαγητού, ανύψωση αντικειμένων, φωτισμός δωματίων, κλιματισμός του δωματίου, εκτόξευση δορυφόρων κ.λπ.

Με την εγγραφή της δύναμης και της απόστασης στους τύπους διαστάσεων τους, ο τύπος διαστάσεων της ενέργειας που προκύπτει είναι, [M1L2T-2].