kinetische und potentielle Energie

Kinetische Energie ist die Energie bezogen auf die Bewegung und potentielle Energie ist die Energie bezogen auf die Position in einem System. Energie ist allgemein die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Sowohl kinetische Energie als auch potentielle Energie repräsentieren die zwei Grundtypen existierender Energie. Jede andere Energie ist eine andere Version von potentieller Energie oder kinetischer Energie oder eine Kombination aus beiden. Beispielsweise ist mechanische Energie eine Kombination aus kinetische und potentielle Energie.

In diesem Artikel erzählen wir Ihnen alles, was Sie über kinetische und potentielle Energie, ihre Eigenschaften und Beispiele wissen müssen.

kinetische und potentielle Energie

Kinetische Energie

Kinetische Energie ist die Art von Energie, die mit Bewegung verbunden ist. Alles, was sich bewegt, hat kinetische Energie. Im Internationalen System (SI) ist die Einheit der kinetischen Energie Jouje (J), was die gleiche Einheit wie die Arbeit ist. Ein Joule entspricht 1 kg.m2/s2. Es gibt viele Beispiele für die Nutzung von Bewegungsenergie im Alltag.

• Bowling: Bowling ist eine Person, die einen 3-7 kg schweren Ball wirft, um 10 Pins umzuwerfen, was auf der vom Ball getragenen kinetischen Energie basiert, die von der Masse und Geschwindigkeit des Balls abhängt.
• Wind: Wind ist nichts anderes als Luft in Bewegung. Die kinetische Energie der Luftbewegung kann mit Windkraftanlagen in Strom umgewandelt werden.
• Wärmeenergie: Thermische Energie ist die kinetische Energie, die mit der mikroskopischen Bewegung von Teilchen in einem System verbunden ist. Wenn wir Wasser oder andere Gegenstände erhitzen, fügen wir kinetische Energie durch Wärmeübertragung hinzu.

Kinetische Energie

Potenzielle Energie ist die Art von Energie, die sich auf die relative Position innerhalb eines Systems bezieht, dh die Position eines Objekts in Bezug auf ein anderes. Zwei separate Magnete haben relativ zueinander potentielle Energie. Im SI ist die Einheit der potentiellen Energie Jouje (J), ebenso wie die kinetische Energie. Ein Joule entspricht 1 kg.m2/s2.

Viele der Quellen, die wir für Energie verwenden, hängen von potenzieller Energie ab.

• In Staudämmen gespeicherte Energie: Wasser, das in einem erhöhten Reservoir, wie z. B. einem Damm, gespeichert ist, hat potenzielle Gravitationsenergie. Wenn das Wasser fällt, wandelt es die potenzielle Energie in kinetische Energie um, die in Turbinen am Boden des Damms Arbeit verrichten kann. Der von diesen Turbinen erzeugte Strom wird an das lokale Verteilungsnetz verteilt.
• Federn: Wenn eine Feder gedehnt oder gestaucht wird, speichert sie eine gewisse Energie in Form von elastischer potentieller Energie. Beim Entspannen der Feder wird die gespeicherte potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt.
• Pfeil und Bogen: Pfeil und Bogen sind ein Beispiel dafür, wie elastische potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt wird. Beim Spannen der Bogensehne wird die verrichtete Arbeit als potentielle Energie in der gespannten Sehne gespeichert. Beim Lösen der Sehne wird die potentielle Energie der Sehne in kinetische Energie umgewandelt, die dann auf den Pfeil übertragen wird.
• Strom: Elektrizität ist eine Form potentieller Energie, die durch die Position von Ladungen in einem System (dem elektrischen Feld) bestimmt wird.

Wie funktioniert kinetische Energie?

Wenn sich ein Objekt bewegt, liegt das daran, dass es kinetische Energie hat. Wenn es mit einem anderen Objekt kollidiert, diese Energie auf ihn übertragen kann, bewegt sich also auch das zweite Objekt. Damit ein Objekt Bewegung oder kinetische Energie erhält, muss Arbeit oder Kraft auf es ausgeübt werden.

Je länger die Kraft ausgeübt wird, desto größer ist die Geschwindigkeit, die das bewegte Objekt erreicht, und seine kinetische Energie. Die Masse hängt auch mit der Bewegungsenergie zusammen. Je größer die Masse des Körpers, desto größer die kinetische Energie. Es kann leicht in Wärme oder andere Energiearten umgewandelt werden.

Unter den Eigenschaften der kinetischen Energie haben wir:

• Es ist eine der Manifestationen von Energie.
• Es kann von einem Körper auf einen anderen übertragen werden.
• Sie kann in eine andere Energieart umgewandelt werden, beispielsweise in thermische Energie.
• Sie müssen Kraft aufwenden, um eine Bewegung einzuleiten.
• Es hängt von der Geschwindigkeit und Masse des Körpers ab.

Die Summe aus kinetischer und potentieller Energie erzeugt mechanische Energie (Energie, die die Position eines Objekts mit seiner Bewegung in Beziehung setzt). Wie bereits erwähnt, Dynamik bezieht sich auf Bewegung. Potenzial bezieht sich auf die Menge an Energie, die im Körper im Ruhezustand gespeichert ist.

Daher hängt die potentielle Energie von der Position des Objekts oder Systems in Bezug auf das es umgebende Kraftfeld ab. Kinetische Energie hängt von der Bewegung eines Objekts ab.

Arten potentieller Energie

potentielle Energie der Gravitation

Gravitationspotentialenergie ist definiert als die Energie, die ein massives Objekt besitzt, wenn es in ein Gravitationsfeld eingetaucht ist. Gravitationsfelder entstehen um sehr massive Objekte herum, wie die Massen der Planeten und der Sonne.

Beispielsweise hat eine Achterbahn aufgrund ihres Eintauchens in das Gravitationsfeld der Erde an ihrem höchsten Punkt die höchste potentielle Energie. Sobald das Auto fällt und an Höhe verliert, wird die potenzielle Energie in kinetische Energie umgewandelt.

elastische potentielle Energie

Elastische potentielle Energie bezieht sich auf die elastischen Eigenschaften einer Substanz, dh ihre Tendenz, in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren, nachdem sie einer Verformungskraft ausgesetzt wurde, die größer ist als ihr Widerstand. Ein offensichtliches Beispiel für elastische Energie ist die Energie einer Feder, die sich aufgrund einer äußeren Kraft ausdehnt oder zusammenzieht und in ihre ursprüngliche Position zurückkehrt sobald die äußere Kraft nicht mehr wirkt.

Ein weiteres Beispiel ist das Bogen- und Pfeilsystem, wenn der Bogen mit elastischen Fasern gezogen wird, erreicht die elastische potentielle Energie ein Maximum, wodurch das Holz leicht gebogen wird, aber die Geschwindigkeit bleibt Null. Im nächsten Moment wird die potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt und der Pfeil schießt mit voller Geschwindigkeit ab.

chemische potentielle Energie

Chemische potentielle Energie ist die Energie, die in den chemischen Bindungen von Atomen und Molekülen gespeichert ist. Ein Beispiel ist Glukose in unserem Körper, die speichert chemische potentielle Energie, die unser Körper umwandelt (durch einen Prozess namens Stoffwechsel) in Wärmeenergie umzuwandeln, um die Körpertemperatur aufrechtzuerhalten.

Dasselbe gilt für fossile Brennstoffe (Kohlenwasserstoffe) im Benzintank eines Autos. Die in den chemischen Bindungen des Benzins gespeicherte chemische potentielle Energie wird in mechanische Energie umgewandelt, die das Fahrzeug antreibt.

Elektrostatische potentielle Energie

Bei Elektrizität gilt auch der Begriff der potentiellen Energie, die in andere Energieformen umgewandelt werden kann, wie z kinetisch, thermisch oder Licht, angesichts der enormen Vielseitigkeit des Elektromagnetismus. In diesem Fall stammt die Energie aus der Stärke des elektrischen Feldes, das von den geladenen Teilchen erzeugt wird.

Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr über kinetische und potentielle Energie erfahren können.