δυναμικό

(Φυσ.). Όρος της φυσικής ο οποίος αναφέρεται στο ποσό του έργου που παράγει μία δύναμη. Για τον προσδιορισμό του φυσικού αυτού μεγέθους είναι σκόπιμη η αναφορά στην έννοια του πεδίου. Πεδίο καλείται μια περιοχή του χώρου, μέσα στην οποία υπάρχουν δυνάμεις που γίνονται αντιληπτές από τη δράση τους πάνω σε ένα κατάλληλο υπόθεμα (π.χ. μάζα, ηλεκτρικό φορτίο, μαγνητικός πόλος). Αν το πεδίο είναι τέτοιο ώστε το έργο που παράγεται (ή απορροφάται) από το υπόθεμα, όταν αυτό μετακινείται από ένα σημείο Α σε ένα σημείο Β, είναι το ίδιο, οποιαδήποτε και αν είναι η διαδρομή που ακολουθεί αυτό, και εξαρτάται μόνο από τη θέση των Α και Β, τότε το πεδίο ονομάζεται αστρόβιλο συντηρητικό. Σε ένα αστρόβιλο πεδίο μπορεί να προσδιοριστεί για κάθε σημείο ένα μέγεθος που καλείται δ. και συμβολίζεται με το γράμμα U, έτσι ώστε η διαφορά δ. μεταξύ δύο σημείων να δίνει απευθείας το έργο που παράγεται ή απορροφάται από το υπόθεμα κατά τη μετάβασή του από το ένα στο άλλο, μεταξύ των δύο θεωρούμενων σημείων. Ακριβώς για τον λόγο αυτό, ο ορισμός του δ. έχει νόημα μόνο σε συντηρητικά πεδία. Ως παράδειγμα θεωρούμε την περίπτωση μιας μικρής μάζας (τόσης ώστε να μη διαταράξει το πεδίο) που βρίσκεται μέσα στο γήινο πεδίο βαρύτητας. Οι δυναμικές γραμμές του γήινου πεδίου της βαρύτητας διευθύνονται προς το κέντρο βάρους της Γης. Σε κάθε σημείο της γήινης επιφάνειας η διεύθυνση αυτών των δυναμικών γραμμών καθορίζει την κατακόρυφο σε αυτό το σημείο. Η κάθετη διεύθυνση προς αυτή λέγεται οριζόντια. Ένα υπόθεμα μάζας που τοποθετείται σε μια μαγνητική γραμμή του γήινου πεδίου βαρύτητας απορροφά έργο αν πλησιάζει προς το κέντρο βαρύτητας της Γης και δαπανά όταν απομακρύνεται από αυτό. Αν θεωρήσουμε ως θετικό το έργο που παράγεται από το πεδίο, τότε το έργο που παράγεται όταν μεταφέρουμε το σώμα από ένα σημείο Α πιο απομακρυσμένο από το κέντρο βαρύτητας σε ένα σημείο Β πλησιέστερο προς αυτό δίνεται με τη σχέση: L = U_Α - U_Β όπου U_A και U_Β είναι τα δ. των σημείων Α και Β αντίστοιχα. Για να μεταφέρουμε, αντίθετα, το υπόθεμα μάζας από ένα σημείο Β πλησιέστερο προς το κέντρο βάρους σε ένα σημείο Α πιο απομακρυσμένο από αυτό, πρέπει να δαπανήσουμε έργο για την υπερνίκηση των δυνάμεων του πεδίου. Και στις δύο περιπτώσεις το έργο που παράγεται από το πεδίο ή εκείνο που απορροφάται από αυτό είναι το ίδιο, όποια και αν είναι η διαδρομή που ακολούθησε το υπόθεμα μάζας για να περάσει από το Α στο Β και από το Β στο Α. Το κεκλιμένο επίπεδο είναι ένα πολύ γνωστό παράδειγμα αυτού του φαινομένου. Από τα προηγούμενα συνάγεται ότι τα πιο απομακρυσμένα σημεία από το γήινο κέντρο βάρους έχουν μεγαλύτερο δ. από αυτά που είναι πλησιέστερα. Ιδιαίτερα, τα σημεία που βρίσκονται στην ίδια απόσταση από το κέντρο βάρους έχουν το ίδιο δ., δηλαδή είναι ισοδυναμικά. Το σύνολο των ισοδυναμικών σημείων αποτελεί μια ισοδυναμική επιφάνεια. Στην περίπτωση του γήινου πεδίου βαρύτητας, ισοδυναμικές επιφάνειες είναι όλες οι ομόκεντρες σφαίρες που έχουν για κέντρο το κέντρο βάρους της Γης. Πρακτικά, για μικρές επιφάνειες ως προς τις γήινες διαστάσεις, μπορούμε να θεωρήσουμε ως ισοδυναμικές τις οριζόντιες επιφάνειες. Ένα σώμα που κινείται σε μια ισοδυναμική επιφάνεια δεν παράγει και δεν απορροφά έργο. Για παράδειγμα, ένα σφαιρίδιο που κυλά σε μια οριζόντια επιφάνεια –εάν παραλείψουμε τις τριβές– μπορεί να συνεχίσει να κινείται με ομαλή ευθύγραμμη κίνηση, χωρίς να χρειαστεί να εφαρμοστεί πάνω σε αυτό καμία δύναμη. Ανάλογα με τις προηγούμενες έννοιες ορίζεται και ένα ηλεκτρικό δ. (πιο κοινά αναφερόμαστε στη διαφορά δ. ή τάση). Ως ηλεκτρικό δ. ενός σώματος που έχει φορτιστεί με ηλεκτρικό φορτίο Q θεωρείται το έργο που είναι απαραίτητο για τη μεταφορά ενός μοναδιαίου ηλεκτρικού φορτίου από το άπειρο έως το σώμα αυτό. Πρακτικά, το δ. ή η τάση ενός σώματος Θεωρείται όχι ως προς το άπειρο αλλά ως προς τη Γη, στην οποία συμβατικά προσδίδουμε δ. 0. δ.επαφής. Η διαφορά δ. που εμφανίζεται όταν δύο αγωγοί από διαφορετικό υλικό έρθουν σε επαφή. Ένα μέταλλο, επομένως, θα βρίσκεται σε διαφορετικό δ. από ένα αγώγιμο υγρό μέσα στο οποίο έχει βυθιστεί, ενώ ανάμεσα σε δύο πλάκες από διαφορετικό υλικό που συνδέονται ηλεκτρικά θα δημιουργηθεί ένα ηλεκτρικό πεδίο. Το δ. επαφής είναι συνήθως της τάξης μερικών δεκάτων του βολτ και οφείλεται στη διαφορά των συναρτήσεων έργου των δύο μετάλλων. Για να μετατοπίσουμε ένα σώμα από το έδαφος (επιφάνεια χαμηλότερου δυναμικού) στο ράφι (επιφάνεια υψηλότερου δυναμικού), πρέπει να δαπανήσουμε έργο για να υπερνικήσουμε τις δυνάμεις του πεδίου βαρύτητας. Το έργο που δαπανάται για την ανύψωση του σώματος εναποθηκεύεται σε αυτό ως δυναμική ενέργεια. Εάν διακόψουμε τον σύνδεσμο που ισορροπεί τις δυνάμεις που δρουν επί του σώματος, αυτό θα μετατοπιστεί από το σημείο υψηλότερου δυναμικού στο σημείο χαμηλότερου δυναμικού αποδίδοντας δυναμική ενέργεια και αποκτώντας κινητική ενέργεια. Σχηματική παράσταση των δυναμικών γραμμών του γήινου πεδίου βαρύτητας (μπλε γραμμές). Οι κόκκινοι ομόκεντροι κύκλοι παριστάνουν τις τομές των ισοδυναμικών επιφανειών. Για να μεταφέρουμε ένα σώμα από το σημείο Α στο σημείο Β, πρέπει να δαπανήσουμε έργο για να υπερνικήσουμε τις δυνάμεις του πεδίου. Αν το σώμα μετακινηθεί από το Β στο Α, δαπανά έργο το πεδίο. Το έργο που δαπανάται από τις δυνάμεις του πεδίου ή εναντίον των δυνάμεων του πεδίου κατά τη μετατόπιση ενός σώματος από το Β στο Α και αντίστροφα εξαρτάται μόνο από τις θέσεις των Α και Β και όχι από τη διαδρομή που θα ακολουθήσει το σώμα (π.χ. οι διαδρομές 1, 2, 3).

* * *

το

βλ. δυναμικός.