Kinētiskā enerģija ir enerģija, kas saistīta ar kustību, un potenciālā enerģija ir enerģija, kas saistīta ar pozīciju sistēmā. Vispārīgi runājot, enerģija ir spēja veikt darbu. Gan kinētiskā, gan potenciālā enerģija ir divi esošās enerģijas pamatveidi. Jebkura cita enerģija ir cita potenciālās enerģijas vai kinētiskās enerģijas versija vai abu kombinācija. Piemēram, mehāniskā enerģija ir kombinācija kinētiskā un potenciālā enerģija.
Šajā rakstā mēs pastāstīsim visu, kas jums jāzina par kinētisko un potenciālo enerģiju, tās īpašībām un piemēriem.
kinētiskā un potenciālā enerģija
Kinētiskā enerģija
Kinētiskā enerģija ir enerģijas veids, kas saistīts ar kustību. Visam, kas kustas, ir kinētiskā enerģija. Starptautiskajā sistēmā (SI) kinētiskās enerģijas vienība ir jouje (J), kas ir tāda pati vienība kā darbs. Viens džouls ir vienāds ar 1 kg.m2/s2. Ir daudz piemēru kinētiskās enerģijas izmantošanai ikdienas dzīvē.
- Boulings: Boulings ir cilvēks, kurš met 3-7kg bumbiņu, lai notriektu 10 ķegļus, kuras pamatā ir bumbiņas nesta kinētiskā enerģija, kas ir atkarīga no bumbas masas un ātruma.
- Vējš: Vējš nav nekas cits kā kustībā esošs gaiss. Gaisa kustības kinētisko enerģiju var pārvērst elektrībā, izmantojot vēja turbīnas.
- Siltumenerģija: Siltuma enerģija ir kinētiskā enerģija, kas saistīta ar daļiņu mikroskopisku kustību sistēmā. Sildot ūdeni vai jebkuru citu objektu, mēs pievienojam kinētisko enerģiju caur siltuma pārnesi.
Kinētiskā enerģija
Potenciālā enerģija ir enerģijas veids, kas saistīts ar relatīvo pozīciju sistēmā, tas ir, viena objekta pozīciju attiecībā pret citu. Diviem atsevišķiem magnētiem ir potenciālā enerģija attiecībā pret otru. SI, potenciālās enerģijas vienība ir jouje (J), tāpat kā kinētiskā enerģija. Viens džouls ir vienāds ar 1 kg.m2/s2.
Daudzi no avotiem, ko mēs izmantojam enerģijas iegūšanai, ir atkarīgi no potenciālās enerģijas.
- Dambjos uzkrātā enerģija: Ūdenim, kas glabājas paaugstinātā rezervuārā, piemēram, dambī, ir gravitācijas potenciālā enerģija. Kad ūdens nokrīt, tas pārvērš potenciālo enerģiju kinētiskā enerģijā, kas spēj veikt darbu turbīnās, kas atrodas aizsprosta apakšā. Šo turbīnu saražotā elektroenerģija tiek sadalīta vietējā sadales tīklā.
- Atsperes: Kad atspere tiek izstiepta vai saspiesta, tā uzglabā noteiktu enerģijas daudzumu elastīgas potenciālās enerģijas veidā. Kad atspere tiek atbrīvota, uzkrātā potenciālā enerģija tiek pārvērsta kinētiskā enerģijā.
- Loks un bulta: loks un bulta ir piemērs tam, kā elastīgā potenciālā enerģija tiek pārvērsta kinētiskā enerģijā. Kad loka aukla ir izstiepta, padarītais darbs tiek noglabāts izstieptajā auklā kā potenciālā enerģija. Atbrīvojot auklu, virknes potenciālā enerģija tiek pārvērsta kinētiskā enerģijā, kas pēc tam tiek pārnesta uz bultiņu.
- ElektrībaElektrība ir potenciālās enerģijas veids, ko nosaka lādiņu atrašanās vieta sistēmā (elektriskais lauks).
Kā darbojas kinētiskā enerģija?
Kad objekts ir kustībā, tas ir tāpēc, ka tam ir kinētiskā enerģija. Ja tas saduras ar citu objektu, var nodot tai šo enerģiju, tāpēc pārvietojas arī otrs objekts. Lai objekts iegūtu kustību vai kinētisko enerģiju, tam jāpieliek darbs vai spēks.
Jo ilgāk tiek pielikts spēks, jo lielāks ir kustīgā objekta sasniegtais ātrums un tā kinētiskā enerģija. Masa ir saistīta arī ar kustības enerģiju. Jo lielāka ir ķermeņa masa, jo lielāka ir kinētiskā enerģija. To var viegli pārvērst siltumā vai cita veida enerģijā.
Starp kinētiskās enerģijas īpašībām mums ir:
- Tā ir viena no enerģijas izpausmēm.
- To var pārnest no viena ķermeņa uz otru.
- To var pārvērst cita veida enerģijā, piemēram, siltumenerģijā.
- Lai sāktu kustību, jums jāpieliek spēks.
- Tas ir atkarīgs no ķermeņa ātruma un masas.
Kinētiskās un potenciālās enerģijas summa rada mehānisko enerģiju (enerģiju, kas saista objekta stāvokli ar tā kustību). Kā minēts iepriekš, dinamika attiecas uz kustību. Potenciāls attiecas uz enerģijas daudzumu, kas uzkrāts ķermenī miera stāvoklī.
Tāpēc potenciālā enerģija būs atkarīga no objekta vai sistēmas stāvokļa attiecībā pret spēka lauku, kas to ieskauj. Kinētiskā enerģija ir atkarīga no objekta kustības.
Potenciālās enerģijas veidi
gravitācijas potenciālā enerģija
Gravitācijas potenciālo enerģiju definē kā enerģiju, kas piemīt masīvam objektam, kad tas ir iegremdēts gravitācijas laukā. Gravitācijas lauki tiek izveidoti ap ļoti masīviem objektiem, tāpat kā planētu un saules masas.
Piemēram, amerikāņu kalniņiem ir vislielākā potenciālā enerģija augstākajā punktā, jo tas ir iegremdēts Zemes gravitācijas laukā. Kad automašīna nokrīt un zaudē augstumu, potenciālā enerģija tiek pārvērsta kinētiskā enerģijā.
elastīgā potenciālā enerģija
Elastīgā potenciālā enerģija ir saistīta ar vielas elastīgajām īpašībām, tas ir, tās tendenci atgriezties sākotnējā formā pēc tam, kad tā ir pakļauta deformācijas spēkam, kas ir lielāks par tās pretestību. Acīmredzams elastīgās enerģijas piemērs ir enerģija, kas piemīt atsperei, kura ārēja spēka ietekmē izplešas vai saraujas un atgriežas sākotnējā stāvoklī kad ārējais spēks vairs netiek pielietots.
Vēl viens piemērs ir loka un bultu sistēma, kad loku velkot ar elastīgajām šķiedrām, elastīgā potenciālā enerģija sasniedz maksimumu, nedaudz saliecot koksni, bet ātrums paliek nulle. Nākamajā mirklī potenciālā enerģija tiek pārvērsta kinētiskā enerģijā, un bultiņa izšaujas pilnā ātrumā.
ķīmiskā potenciālā enerģija
Ķīmiskā potenciālā enerģija ir enerģija, kas uzkrāta atomu un molekulu ķīmiskajās saitēs. Piemērs ir glikoze mūsu organismā, kas uzglabā ķīmisko potenciālo enerģiju, ko mūsu ķermenis pārvērš (izmantojot procesu, ko sauc par vielmaiņu) siltumenerģijā, lai uzturētu ķermeņa temperatūru.
Tas pats attiecas uz fosilo degvielu (ogļūdeņražiem) automašīnas gāzes tvertnē. Benzīna ķīmiskajās saitēs uzkrātā ķīmiskā potenciālā enerģija tiek pārvērsta mehāniskajā enerģijā, kas darbina transportlīdzekli.
elektrostatiskā potenciālā enerģija
Elektroenerģijā attiecas arī potenciālās enerģijas jēdziens, ko var pārvērst citos enerģijas veidos, piemēram kinētiskā, termiskā vai gaismas, ņemot vērā elektromagnētisma milzīgo daudzpusību. Šajā gadījumā enerģija nāk no elektriskā lauka stipruma, ko rada uzlādētas daļiņas.
Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par kinētisko un potenciālo enerģiju.