انرژی جنبشی و پتانسیل

تفاوت در انرژی جنبشی و پتانسیل

انرژی جنبشی انرژی مربوط به حرکت و انرژی پتانسیل انرژی مربوط به موقعیت در یک سیستم است. به طور کلی انرژی توانایی انجام کار است. هم انرژی جنبشی و هم انرژی پتانسیل دو نوع اساسی انرژی موجود را نشان می دهند. هر انرژی دیگری نسخه متفاوتی از انرژی پتانسیل یا انرژی جنبشی یا ترکیبی از هر دو است. به عنوان مثال، انرژی مکانیکی ترکیبی از انرژی جنبشی و پتانسیل.

در این مقاله همه چیزهایی را که باید در مورد انرژی جنبشی و پتانسیل، ویژگی ها و نمونه های آن بدانید را به شما می گوییم.

انرژی جنبشی و پتانسیل

انرژی جنبشی و پتانسیل

انرژی جنبشی

انرژی جنبشی نوعی انرژی است که با حرکت مرتبط است. هر چیزی که حرکت می کند دارای انرژی جنبشی است. در سیستم بین المللی (SI) واحد انرژی جنبشی جوجه (J) است که همان واحد کار است. یک ژول برابر است با 1 kg.m2/s2. نمونه های زیادی از استفاده از انرژی جنبشی در زندگی روزمره وجود دارد.

  • بولینگ: بولینگ شخصی است که یک توپ 3 تا 7 کیلوگرمی را برای کوبیدن 10 پین پرتاب می کند که بر اساس انرژی جنبشی حمل شده توسط توپ است که به جرم و سرعت توپ بستگی دارد.
  • باد: باد چیزی نیست جز هوای در حال حرکت. انرژی جنبشی حرکت هوا را می توان با استفاده از توربین های بادی به الکتریسیته تبدیل کرد.
  • انرژی حرارتی: انرژی حرارتی انرژی جنبشی مرتبط با حرکت میکروسکوپی ذرات در یک سیستم است. وقتی آب یا هر جسم دیگری را گرم می کنیم، انرژی جنبشی را از طریق انتقال حرارت اضافه می کنیم.

انرژی جنبشی

انرژی پتانسیل نوع انرژی مربوط به موقعیت نسبی در یک سیستم است، یعنی موقعیت یک جسم نسبت به دیگری. دو آهنربای مجزا نسبت به یکدیگر انرژی پتانسیل دارند. در SI، واحد انرژی پتانسیل جوجه (J) و همچنین انرژی جنبشی است. یک ژول برابر است با 1 kg.m2/s2.

بسیاری از منابعی که برای انرژی استفاده می کنیم به انرژی پتانسیل بستگی دارند.

  • انرژی ذخیره شده در سدها: آب ذخیره شده در یک مخزن مرتفع، مانند سد، دارای انرژی پتانسیل گرانشی است. هنگامی که آب سقوط می کند، انرژی پتانسیل را به انرژی جنبشی تبدیل می کند که قادر به انجام کار در توربین های واقع در پایین سد است. برق تولید شده توسط این توربین ها به شبکه توزیع محلی توزیع می شود.
  • فنر: هنگامی که یک فنر کشیده یا فشرده می شود، مقدار معینی از انرژی را به صورت انرژی پتانسیل الاستیک ذخیره می کند. هنگامی که فنر آزاد می شود، انرژی پتانسیل ذخیره شده به انرژی جنبشی تبدیل می شود.
  • کمان و پیکان: تیر و کمان نمونه ای از تبدیل انرژی پتانسیل الاستیک به انرژی جنبشی است. هنگامی که سیم کمان کشیده می شود، کار انجام شده به عنوان انرژی پتانسیل در رشته کشیده ذخیره می شود. وقتی رشته را شل می کنید، انرژی پتانسیل رشته به انرژی جنبشی تبدیل می شود که سپس به پیکان منتقل می شود.
  • برق: الکتریسیته شکلی از انرژی پتانسیل است که با محل بارگیری در یک سیستم (میدان الکتریکی) تعیین می شود.

انرژی جنبشی چگونه کار می کند؟

انرژی پتانسیل

وقتی جسمی در حال حرکت است به این دلیل است که انرژی جنبشی دارد. اگر با جسم دیگری برخورد کند، می تواند این انرژی را به آن منتقل کند، بنابراین جسم دوم نیز حرکت می کند. برای اینکه جسمی حرکت یا انرژی جنبشی پیدا کند، باید کار یا نیرو به آن وارد شود.

هر چه نیرو بیشتر اعمال شود، سرعت جسم متحرک و انرژی جنبشی آن بیشتر می شود. جرم نیز با انرژی حرکت مرتبط است. هر چه جرم بدن بیشتر باشد، انرژی جنبشی بیشتر است. به راحتی می توان آن را به گرما یا انواع دیگر انرژی تبدیل کرد.

از جمله خصوصیات انرژی جنبشی داریم:

  • یکی از مظاهر انرژی است.
  • می تواند از یک بدن به بدن دیگر منتقل شود.
  • می توان آن را به نوع دیگری از انرژی، به عنوان مثال، به انرژی حرارتی تبدیل کرد.
  • برای شروع حرکت باید نیرو اعمال کنید.
  • بستگی به سرعت و جرم بدن دارد.

مجموع انرژی جنبشی و پتانسیل انرژی مکانیکی تولید می کند (انرژی که موقعیت یک جسم را به حرکت آن مرتبط می کند). همانطور که قبلا ذکر شد، دینامیک به حرکت اشاره دارد. پتانسیل به مقدار انرژی ذخیره شده در بدن در حالت استراحت اشاره دارد.

بنابراین، انرژی پتانسیل به موقعیت جسم یا سیستم نسبت به میدان نیرویی که آن را احاطه کرده است بستگی خواهد داشت. انرژی جنبشی به حرکت یک جسم بستگی دارد.

انواع انرژی پتانسیل

نمونه ای از انرژی پتانسیل

انرژی پتانسیل گرانشی

انرژی پتانسیل گرانشی به عنوان انرژی در اختیار یک جسم عظیم هنگامی که در یک میدان گرانشی غوطه ور می شود، تعریف می شود. میدان های گرانشی در اطراف اجسام بسیار عظیم ایجاد می شوند، مانند توده های سیارات و خورشید.

برای مثال، ترن هوایی به دلیل غوطه ور شدن در میدان گرانشی زمین، بیشترین انرژی پتانسیل را در بالاترین نقطه خود دارد. هنگامی که خودرو سقوط می کند و ارتفاع خود را از دست می دهد، انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی تبدیل می شود.

انرژی پتانسیل الاستیک

انرژی پتانسیل الاستیک مربوط به خواص کشسانی یک ماده است، یعنی تمایل آن به بازگشت به شکل اولیه خود پس از قرار گرفتن در معرض نیروی تغییر شکل بیشتر از مقاومت آن. یک مثال واضح از انرژی الاستیک است انرژی در اختیار یک فنر است که در اثر نیروی خارجی منبسط یا منقبض می شود و به موقعیت اولیه خود باز می گردد هنگامی که نیروی خارجی دیگر اعمال نمی شود.

مثال دیگر سیستم تیر و کمان است، هنگامی که کمان با الیاف الاستیک کشیده می شود، انرژی پتانسیل الاستیک به حداکثر می رسد، چوب را کمی خم می کند، اما سرعت صفر باقی می ماند. در لحظه بعدی، انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی تبدیل می شود و تیر با سرعت کامل به بیرون پرتاب می شود.

انرژی پتانسیل شیمیایی

انرژی پتانسیل شیمیایی انرژی ذخیره شده در پیوندهای شیمیایی اتم ها و مولکول ها است. به عنوان مثال گلوکز در بدن ما است که انرژی پتانسیل شیمیایی را که بدن ما تبدیل می کند ذخیره می کند (از طریق فرآیندی به نام متابولیسم) به انرژی حرارتی برای حفظ دمای بدن تبدیل می شود.

سوخت های فسیلی (هیدروکربن ها) در باک بنزین خودرو هم همینطور است. انرژی پتانسیل شیمیایی ذخیره شده در پیوندهای شیمیایی بنزین به انرژی مکانیکی تبدیل می شود که وسیله نقلیه را تامین می کند.

انرژی پتانسیل الکترواستاتیک

در الکتریسیته مفهوم انرژی پتانسیل نیز کاربرد دارد که می تواند به اشکال دیگر انرژی مانند جنبشی، حرارتی یا نوری، با توجه به تطبیق پذیری عظیم الکترومغناطیس. در این حالت، انرژی از شدت میدان الکتریکی ایجاد شده توسط ذرات باردار حاصل می شود.

امیدوارم با این اطلاعات بتوانید در مورد انرژی جنبشی و پتانسیل اطلاعات بیشتری کسب کنید.


محتوای مقاله به اصول ما پیوست اخلاق تحریریه. برای گزارش یک خطا کلیک کنید اینجا.

اولین کسی باشید که نظر

نظر خود را بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

*

*

  1. مسئول داده ها: میگل آنخل گاتون
  2. هدف از داده ها: کنترل هرزنامه ، مدیریت نظرات.
  3. مشروعیت: رضایت شما
  4. ارتباط داده ها: داده ها به اشخاص ثالث منتقل نمی شوند مگر با تعهد قانونی.
  5. ذخیره سازی داده ها: پایگاه داده به میزبانی شبکه های Occentus (EU)
  6. حقوق: در هر زمان می توانید اطلاعات خود را محدود ، بازیابی و حذف کنید.