Kinetická energie je energie související s pohybem a potenciální energie je energie související s polohou v systému. Obecně řečeno, energie je schopnost konat práci. Kinetická energie i potenciální energie představují dva základní typy existující energie. Jakákoli jiná energie je jinou verzí potenciální energie nebo kinetické energie nebo kombinací obou. Například mechanická energie je kombinací kinetická a potenciální energie.
V tomto článku vám řekneme vše, co potřebujete vědět o kinetické a potenciální energii, jejích charakteristikách a příkladech.
kinetickou a potenciální energii
Kinetická energie
Kinetická energie je druh energie související s pohybem. Vše, co se pohybuje, má kinetickou energii. V mezinárodní soustavě (SI) je jednotkou kinetické energie jouje (J), což je stejná jednotka jako práce. Jeden joul se rovná 1 kg.m2/s2. Existuje mnoho příkladů využití kinetické energie v každodenním životě.
- Kuželky: Bowling je osoba, která hází koulí o hmotnosti 3-7 kg, aby srazila 10 kuželek, což je založeno na kinetické energii přenášené koulí, která závisí na hmotnosti a rychlosti míče.
- Vítr: Vítr není nic jiného než vzduch v pohybu. Kinetická energie pohybu vzduchu může být přeměněna na elektřinu pomocí větrných turbín.
- Termální energie: Tepelná energie je kinetická energie spojená s mikroskopickým pohybem částic v systému. Když ohříváme vodu nebo jakýkoli jiný předmět, dodáváme kinetickou energii přenosem tepla.
Kinetická energie
Potenciální energie je druh energie související s relativní polohou v systému, to znamená s polohou jednoho objektu vzhledem k druhému. Dva samostatné magnety mají vzájemnou potenciální energii. V SI je jednotkou potenciální energie jouje (J), stejně jako kinetická energie. Jeden joul se rovná 1 kg.m2/s2.
Mnoho zdrojů, které využíváme pro energii, závisí na potenciální energii.
- Energie uložená v přehradách: Voda uložená ve vyvýšené nádrži, jako je přehrada, má gravitační potenciální energii. Když voda klesá, přeměňuje potenciální energii na kinetickou energii schopnou vykonávat práci v turbínách umístěných na dně přehrady. Elektřina vyrobená těmito turbínami je distribuována do místní distribuční sítě.
- pružiny: Když je pružina natažena nebo stlačena, ukládá určité množství energie ve formě elastické potenciální energie. Po uvolnění pružiny se nahromaděná potenciální energie přemění na kinetickou energii.
- Luk a šíp: Luk a šíp jsou příkladem toho, jak se elastická potenciální energie přeměňuje na kinetickou energii. Při napnutí tětivy se vykonaná práce uloží do natažené tětivy jako potenciální energie. Když tětivu povolíte, potenciální energie tětivy se přemění na kinetickou energii, která se následně přenese na šíp.
- elektřina: Elektřina je forma potenciální energie, která je určena umístěním nábojů v systému (elektrické pole).
Jak funguje kinetická energie?
Když je objekt v pohybu, je to proto, že má kinetickou energii. Pokud se srazí s jiným předmětem, může přenést tuto energii na něj, takže se druhý objekt také pohybuje. Aby objekt získal pohyb nebo kinetickou energii, musí na něj být aplikována práce nebo síla.
Čím déle působí síla, tím větší je rychlost dosahovaná pohybujícím se objektem a jeho kinetická energie. S energií pohybu souvisí i hmotnost. Čím větší je hmotnost tělesa, tím větší je kinetická energie. Lze jej snadno přeměnit na teplo nebo jiný druh energie.
Mezi vlastnosti kinetické energie patří:
- Je to jeden z projevů energie.
- Může se přenášet z jednoho těla do druhého.
- Může být přeměněn na jiný druh energie, například na tepelnou energii.
- K zahájení pohybu musíte použít sílu.
- Záleží na rychlosti a hmotnosti tělesa.
Součtem kinetické a potenciální energie vzniká mechanická energie (energie, která dává do vztahu polohu objektu a jeho pohyb). Jak již bylo zmíněno dříve, dynamika se vztahuje k pohybu. Potenciál se týká množství energie uložené v těle v klidu.
Proto bude potenciální energie záviset na poloze objektu nebo systému ve vztahu k silovému poli, které jej obklopuje. Kinetická energie závisí na pohybu objektu.
Druhy potenciální energie
gravitační potenciální energie
Gravitační potenciální energie je definována jako energie, kterou má masivní objekt, když je ponořen do gravitačního pole. Kolem velmi masivních objektů se vytvářejí gravitační pole, jako jsou hmotnosti planet a slunce.
Například horská dráha má nejvyšší potenciální energii v nejvyšším bodě díky jejímu ponoření do gravitačního pole Země. Jakmile auto spadne a ztratí výšku, potenciální energie se přemění na kinetickou energii.
elastická potenciální energie
Elastická potenciální energie souvisí s elastickými vlastnostmi látky, to znamená s její tendencí vrátit se do původního tvaru poté, co byla vystavena deformační síle větší, než je její odpor. Zřejmým příkladem elastické energie je energie, kterou má pružina, která se působením vnější síly roztahuje nebo smršťuje a vrací se do své původní polohy jakmile vnější síla již nepůsobí.
Dalším příkladem je systém luku a šípu, kdy při tažení luku elastickými vlákny dosáhne elastická potenciální energie maxima, dřevo mírně ohne, ale rychlost zůstává nulová. V dalším okamžiku se potenciální energie přemění na kinetickou energii a šíp vystřelí plnou rychlostí.
chemická potenciální energie
Chemická potenciální energie je energie uložená v chemických vazbách atomů a molekul. Příkladem je glukóza v našem těle, která ukládá chemickou potenciální energii, kterou naše tělo přeměňuje (prostřednictvím procesu zvaného metabolismus) na tepelnou energii k udržení tělesné teploty.
Totéž platí pro fosilní paliva (uhlovodíky) v benzínové nádrži automobilu. Chemická potenciální energie uložená v chemických vazbách benzinu se přeměňuje na mechanickou energii, která pohání vozidlo.
elektrostatická potenciální energie
V elektřině se také uplatňuje pojem potenciální energie, kterou lze přeměnit na jiné formy energie, jako např kinetické, tepelné nebo světelné, vzhledem k obrovské všestrannosti elektromagnetismu. V tomto případě energie pochází ze síly elektrického pole vytvořeného nabitými částicemi.
Doufám, že s těmito informacemi se můžete dozvědět více o kinetické a potenciální energii.