L'energia cinetica è l'energia relativa al movimento e l'energia potenziale è l'energia relativa alla posizione in un sistema. In termini generali, l'energia è la capacità di fare un lavoro. Sia l'energia cinetica che l'energia potenziale rappresentano i due tipi fondamentali di energia esistente. Qualsiasi altra energia è una versione diversa dell'energia potenziale o dell'energia cinetica o una combinazione di entrambe. Ad esempio, l'energia meccanica è una combinazione di energia cinetica e potenziale.
In questo articolo ti diciamo tutto quello che c'è da sapere sull'energia cinetica e potenziale, le sue caratteristiche ed esempi.
energia cinetica e potenziale
Energia cinetica
L'energia cinetica è il tipo di energia associata al movimento. Tutto ciò che si muove ha energia cinetica. Nel Sistema Internazionale (SI), l'unità dell'energia cinetica è jouje (J), che è la stessa unità del lavoro. Un joule è pari a 1 kg.m2/s2. Ci sono molti esempi di utilizzo dell'energia cinetica nella vita di tutti i giorni.
- Bowling: Il bowling è una persona che lancia una palla di 3-7 kg per abbattere 10 birilli, che si basa sull'energia cinetica trasportata dalla palla, che dipende dalla massa e dalla velocità della palla.
- Vento: Il vento non è altro che aria in movimento. L'energia cinetica del movimento dell'aria può essere convertita in elettricità utilizzando le turbine eoliche.
- Energia termica: L'energia termica è l'energia cinetica associata al movimento microscopico delle particelle in un sistema. Quando riscaldiamo l'acqua o qualsiasi altro oggetto, aggiungiamo energia cinetica attraverso il trasferimento di calore.
Energia cinetica
L'energia potenziale è il tipo di energia correlata alla posizione relativa all'interno di un sistema, cioè la posizione di un oggetto rispetto a un altro. Due magneti separati hanno energia potenziale l'uno rispetto all'altro. In SI, l'unità di energia potenziale è jouje (J), così come l'energia cinetica. Un joule è pari a 1 kg.m2/s2.
Molte delle fonti che utilizziamo per produrre energia dipendono dall'energia potenziale.
- Energia immagazzinata nelle dighe: L'acqua immagazzinata in un serbatoio sopraelevato, come una diga, ha energia potenziale gravitazionale. Quando l'acqua cade, converte l'energia potenziale in energia cinetica in grado di lavorare nelle turbine poste sul fondo della diga. L'energia elettrica generata da queste turbine viene distribuita alla rete di distribuzione locale.
- molle: Quando una molla viene allungata o compressa, immagazzina una certa quantità di energia sotto forma di energia potenziale elastica. Quando la molla viene rilasciata, l'energia potenziale immagazzinata viene convertita in energia cinetica.
- Arco e freccia: Un arco e una freccia sono un esempio di come l'energia potenziale elastica viene convertita in energia cinetica. Quando la corda dell'arco è tesa, il lavoro svolto viene immagazzinato nella corda tesa come energia potenziale. Quando si allenta la corda, l'energia potenziale della corda viene convertita in energia cinetica, che viene poi trasferita alla freccia.
- Elettricità: L'elettricità è una forma di energia potenziale determinata dalla posizione delle cariche in un sistema (il campo elettrico).
Come funziona l'energia cinetica?
Quando un oggetto è in movimento è perché ha energia cinetica. Se si scontra con un altro oggetto, può trasferirgli questa energia, quindi anche il secondo oggetto si muove. Affinché un oggetto acquisisca movimento o energia cinetica, è necessario applicargli lavoro o forza.
Più a lungo viene applicata la forza, maggiore è la velocità raggiunta dall'oggetto in movimento e la sua energia cinetica. La massa è anche correlata all'energia del movimento. Maggiore è la massa del corpo, maggiore è l'energia cinetica. Può essere facilmente convertito in calore o altri tipi di energia.
Tra le caratteristiche dell'energia cinetica abbiamo:
- È una delle manifestazioni di energia.
- Può essere trasferito da un corpo all'altro.
- Può essere convertito in un altro tipo di energia, ad esempio in energia termica.
- Devi applicare la forza per iniziare il movimento.
- Dipende dalla velocità e dalla massa del corpo.
La somma di energia cinetica e potenziale produce energia meccanica (energia che mette in relazione la posizione di un oggetto con il suo movimento). Come menzionato prima, la dinamica si riferisce al movimento. Il potenziale si riferisce alla quantità di energia immagazzinata nel corpo a riposo.
Pertanto, l'energia potenziale dipenderà dalla posizione dell'oggetto o del sistema in relazione al campo di forza che lo circonda. L'energia cinetica dipende dal movimento di un oggetto.
Tipi di energia potenziale
energia potenziale gravitazionale
L'energia potenziale gravitazionale è definita come l'energia posseduta da un oggetto massiccio quando è immerso in un campo gravitazionale. I campi gravitazionali vengono creati attorno a oggetti molto massicci, come le masse dei pianeti e del sole.
Ad esempio, le montagne russe hanno l'energia potenziale più alta nel punto più alto a causa della sua immersione nel campo gravitazionale terrestre. Una volta che l'auto cade e perde quota, l'energia potenziale viene convertita in energia cinetica.
energia potenziale elastica
L'energia potenziale elastica è legata alle proprietà elastiche di una sostanza, cioè alla sua tendenza a tornare alla sua forma originale dopo essere stata sottoposta ad una forza di deformazione maggiore della sua resistenza. Un ovvio esempio di energia elastica è l'energia posseduta da una molla, che si espande o si contrae a causa di una forza esterna e ritorna nella sua posizione originaria una volta che la forza esterna non è più applicata.
Un altro esempio è il sistema arco e frecce, quando l'arco viene tirato con fibre elastiche, l'energia potenziale elastica raggiunge il massimo, piegando leggermente il legno, ma la velocità rimane zero. Nell'istante successivo, l'energia potenziale viene convertita in energia cinetica e la freccia scaglia a piena velocità.
energia potenziale chimica
L'energia potenziale chimica è l'energia immagazzinata nei legami chimici di atomi e molecole. Un esempio è il glucosio nel nostro corpo, che immagazzina l'energia potenziale chimica che il nostro corpo converte (attraverso un processo chiamato metabolismo) in energia termica per mantenere la temperatura corporea.
Lo stesso vale per i combustibili fossili (idrocarburi) nel serbatoio di un'auto. L'energia potenziale chimica immagazzinata nei legami chimici della benzina viene convertita in energia meccanica che alimenta il veicolo.
energia potenziale elettrostatica
Nell'elettricità vale anche il concetto di energia potenziale, che può essere convertita in altre forme di energia, come ad es cinetica, termica o leggera, data l'enorme versatilità dell'elettromagnetismo. In questo caso, l'energia proviene dall'intensità del campo elettrico creato dalle particelle cariche.
Spero che con queste informazioni possiate saperne di più sull'energia cinetica e potenziale.