Kineetiline energia on liikumisega seotud energia ja potentsiaalne energia on energia, mis on seotud positsiooniga süsteemis. Üldiselt on energia võime teha tööd. Nii kineetiline kui ka potentsiaalne energia esindavad olemasoleva energia kahte põhitüüpi. Iga muu energia on potentsiaalse energia või kineetilise energia erinev versioon või mõlema kombinatsioon. Näiteks mehaaniline energia on kombinatsioon kineetiline ja potentsiaalne energia.
Selles artiklis räägime teile kõike, mida peate teadma kineetilise ja potentsiaalse energia, selle omaduste ja näidete kohta.
kineetiline ja potentsiaalne energia
Kineetiline energia
Kineetiline energia on liikumisega seotud energia liik. Kõigel, mis liigub, on kineetiline energia. Rahvusvahelises süsteemis (SI) on kineetilise energia ühikuks jouje (J), mis on tööga sama ühik. Üks džaul võrdub 1 kg.m2/s2. Näiteid kineetilise energia kasutamisest igapäevaelus on palju.
- Bowling: Bowling on 3-7kg palli viskamine 10 kurika mahalöömiseks, mis põhineb palli poolt kantaval kineetilisel energial, mis sõltub palli massist ja kiirusest.
- Tuul: Tuul pole midagi muud kui liikuv õhk. Õhu liikumise kineetilist energiat saab tuuleturbiinide abil elektrienergiaks muuta.
- Soojusenergia: Soojusenergia on kineetiline energia, mis on seotud osakeste mikroskoopilise liikumisega süsteemis. Kui soojendame vett või mõnda muud objekti, lisame soojusülekande kaudu kineetilist energiat.
Kineetiline energia
Potentsiaalne energia on energia tüüp, mis on seotud suhtelise asukohaga süsteemis, st ühe objekti asukohaga teise suhtes. Kahel eraldi magnetil on potentsiaalne energia üksteise suhtes. SI-s on potentsiaalse energia ühik jouje (J), nagu ka kineetiline energia. Üks džaul võrdub 1 kg.m2/s2.
Paljud energiaallikad, mida me kasutame, sõltuvad potentsiaalsest energiast.
- Tammides salvestatud energia: Kõrgendatud reservuaaris, näiteks tammis, hoitud veel on gravitatsioonipotentsiaalne energia. Kui vesi langeb, muudab see potentsiaalse energia kineetiliseks energiaks, mis on võimeline töötama paisu põhjas asuvates turbiinides. Nende turbiinide toodetud elekter jaotatakse kohalikku jaotusvõrku.
- Vedrud: Kui vedru on venitatud või kokku surutud, salvestab see teatud koguse energiat elastse potentsiaalse energia kujul. Vedru vabastamisel muundatakse salvestatud potentsiaalne energia kineetiliseks energiaks.
- Vööri ja nool: Vibu ja nool on näide sellest, kuidas elastne potentsiaalne energia muundatakse kineetiliseks energiaks. Kui vibunöör on venitatud, salvestub tehtud töö venitatud nöörisse potentsiaalse energiana. Nööri lõdvestamisel muundatakse nööri potentsiaalne energia kineetiliseks energiaks, mis seejärel kantakse üle noolele.
- elekter: elekter on potentsiaalse energia vorm, mille määrab laengute asukoht süsteemis (elektriväli).
Kuidas kineetiline energia töötab?
Kui objekt liigub, on see sellepärast, et sellel on kineetiline energia. Kui see põrkab kokku mõne teise objektiga, suudab selle energia sellele üle kanda, nii et ka teine objekt liigub. Selleks, et objekt omandaks liikumise või kineetilise energia, tuleb sellele rakendada tööd või jõudu.
Mida kauem jõudu rakendatakse, seda suurem on liikuva objektiga saavutatav kiirus ja selle kineetiline energia. Mass on seotud ka liikumisenergiaga. Mida suurem on keha mass, seda suurem on kineetiline energia. Seda saab kergesti muundada soojuseks või muud tüüpi energiaks.
Kineetilise energia tunnuste hulgas on:
- See on üks energia ilmingutest.
- Seda saab ühest kehast teise üle kanda.
- Seda saab muundada teist tüüpi energiaks, näiteks soojusenergiaks.
- Liikumise alustamiseks peate rakendama jõudu.
- See sõltub keha kiirusest ja massist.
Kineetilise ja potentsiaalse energia summa toodab mehaanilist energiat (energiat, mis seob objekti asukoha selle liikumisega). Nagu varem mainitud, dünaamika viitab liikumisele. Potentsiaal viitab puhkeolekus kehas talletatud energia hulgale.
Seetõttu sõltub potentsiaalne energia objekti või süsteemi asukohast seda ümbritseva jõuvälja suhtes. Kineetiline energia sõltub objekti liikumisest.
Potentsiaalse energia tüübid
gravitatsiooni potentsiaalne energia
Gravitatsioonipotentsiaalne energia on defineeritud kui energia, mida omab massiivne objekt, kui see on sukeldatud gravitatsioonivälja. Väga massiivsete objektide ümber tekivad gravitatsiooniväljad, nagu planeetide ja päikese massid.
Näiteks Vuoristorata on Maa gravitatsioonivälja sukeldumise tõttu kõrgeimas punktis suurim potentsiaalne energia. Kui auto kukub ja kaotab kõrguse, muundatakse potentsiaalne energia kineetiliseks energiaks.
elastne potentsiaalne energia
Elastne potentsiaalne energia on seotud aine elastsusomadustega, st selle kalduvusega naasta algkuju pärast takistusest suurema deformatsioonijõu mõju. Ilmne näide elastsest energiast on vedru energia, mis paisub või tõmbub kokku välisjõu mõjul ja naaseb oma algasendisse kui välist jõudu enam ei rakendata.
Teine näide on vibu ja noole süsteem, kui vibu tõmmatakse elastsete kiududega, saavutab elastne potentsiaalne energia maksimumi, painutades puitu veidi, kuid kiirus jääb nulliks. Järgmisel hetkel muudetakse potentsiaalne energia kineetiliseks energiaks ja nool väljub täiskiirusel.
keemiline potentsiaalne energia
Keemiline potentsiaalne energia on aatomite ja molekulide keemilistes sidemetes salvestatud energia. Näitena võib tuua meie kehas leiduva glükoosi, mis talletab keemilist potentsiaalset energiat, mille meie keha muundab (protsessi, mida nimetatakse ainevahetuseks) soojusenergiaks, et säilitada kehatemperatuuri.
Sama kehtib ka auto gaasipaagis olevate fossiilkütuste (süsivesinike) kohta. Bensiini keemilistes sidemetes salvestatud keemiline potentsiaalne energia muundatakse mehaaniliseks energiaks, mis toidab sõidukit.
elektrostaatiline potentsiaalne energia
Elektris kehtib ka potentsiaalse energia mõiste, mida saab muundada muudeks energialiikideks, nt kineetiline, termiline või kerge, arvestades elektromagnetismi tohutut mitmekülgsust. Sel juhul tuleb energia laetud osakeste tekitatud elektrivälja tugevusest.
Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada kineetilise ja potentsiaalse energia kohta.