Kinetische energie is de energie gerelateerd aan beweging en potentiële energie is de energie gerelateerd aan positie in een systeem. In algemene termen is energie het vermogen om werk te doen. Zowel kinetische energie als potentiële energie vertegenwoordigen de twee basistypen van bestaande energie. Elke andere energie is een andere versie van potentiële energie of kinetische energie of een combinatie van beide. Mechanische energie is bijvoorbeeld een combinatie van kinetische en potentiële energie.
In dit artikel vertellen we je alles wat je moet weten over kinetische en potentiële energie, de kenmerken en voorbeelden ervan.
kinetische en potentiële energie
Kinetische energie
Kinetische energie is het type energie dat wordt geassocieerd met beweging. Alles wat beweegt heeft kinetische energie. In het International System (SI) is de eenheid van kinetische energie jouje (J), wat dezelfde eenheid is als werk. Eén joule is gelijk aan 1 kg.m2/s2. Er zijn veel voorbeelden van het gebruik van kinetische energie in het dagelijks leven.
- Bowling: Bowlen is een persoon die een bal van 3-7 kg gooit om 10 pinnen omver te werpen, gebaseerd op de kinetische energie die door de bal wordt gedragen, die afhangt van de massa en snelheid van de bal.
- Wind: Wind is niets meer dan lucht in beweging. De kinetische energie van luchtbeweging kan worden omgezet in elektriciteit met behulp van windturbines.
- Thermische energie: Thermische energie is de kinetische energie die verband houdt met de microscopische beweging van deeltjes in een systeem. Wanneer we water of een ander object verwarmen, voegen we kinetische energie toe door middel van warmteoverdracht.
Kinetische energie
Potentiële energie is het type energie dat verband houdt met de relatieve positie binnen een systeem, dat wil zeggen de positie van het ene object ten opzichte van het andere. Twee afzonderlijke magneten hebben potentiële energie ten opzichte van elkaar. In SI is de eenheid van potentiële energie jouje (J), evenals kinetische energie. Eén joule is gelijk aan 1 kg.m2/s2.
Veel van de bronnen die we voor energie gebruiken, zijn afhankelijk van potentiële energie.
- Energie opgeslagen in dammen: Water dat is opgeslagen in een verhoogd reservoir, zoals een dam, heeft potentiële zwaartekrachtenergie. Wanneer het water valt, zet het de potentiële energie om in kinetische energie die in staat is om werk te doen in turbines die zich op de bodem van de dam bevinden. De elektriciteit die door deze turbines wordt opgewekt, wordt gedistribueerd naar het lokale distributienet.
- veren: Wanneer een veer wordt uitgerekt of samengedrukt, slaat deze een bepaalde hoeveelheid energie op in de vorm van elastische potentiële energie. Wanneer de veer wordt losgelaten, wordt de opgeslagen potentiële energie omgezet in kinetische energie.
- Pijl en boog: Een pijl en boog zijn een voorbeeld van hoe elastische potentiële energie wordt omgezet in kinetische energie. Wanneer de pees wordt uitgerekt, wordt de verrichte arbeid opgeslagen in de uitgerekte pees als potentiële energie. Wanneer je de snaar losmaakt, wordt de potentiële energie van de snaar omgezet in kinetische energie, die vervolgens wordt overgedragen aan de pijl.
- Elektriciteit: Elektriciteit is een vorm van potentiële energie die wordt bepaald door de plaats van ladingen in een systeem (het elektrisch veld).
Hoe werkt kinetische energie?
Als een voorwerp in beweging is, komt dat omdat het kinetische energie heeft. Als het botst met een ander object, kan deze energie eraan overdragen, dus het tweede object beweegt ook. Om een object beweging of kinetische energie te laten verwerven, moet er arbeid of kracht op worden uitgeoefend.
Hoe langer de kracht wordt uitgeoefend, hoe groter de snelheid die wordt bereikt door het bewegende object en zijn kinetische energie. Massa is ook gerelateerd aan de energie van beweging. Hoe groter de massa van het lichaam, hoe groter de kinetische energie. Het kan gemakkelijk worden omgezet in warmte of andere soorten energie.
Onder de kenmerken van kinetische energie hebben we:
- Het is een van de manifestaties van energie.
- Het kan van het ene lichaam op het andere worden overgedragen.
- Het kan worden omgezet in een ander type energie, bijvoorbeeld in thermische energie.
- Je moet kracht uitoefenen om beweging te starten.
- Het hangt af van de snelheid en de massa van het lichaam.
De som van kinetische en potentiële energie produceert mechanische energie (energie die de positie van een object relateert aan zijn beweging). Zoals eerder gezegd, dynamiek verwijst naar beweging. Potentieel verwijst naar de hoeveelheid energie die in rust in het lichaam is opgeslagen.
Daarom zal de potentiële energie afhangen van de positie van het object of systeem in relatie tot het krachtveld dat het omringt. Kinetische energie is afhankelijk van de beweging van een object.
Soorten potentiële energie
zwaartekracht potentiële energie
Potentiële zwaartekrachtenergie wordt gedefinieerd als de energie die een massief object bezit wanneer het wordt ondergedompeld in een zwaartekrachtveld. Zwaartekrachtvelden ontstaan rond zeer massieve objecten, zoals de massa's van de planeten en de zon.
Een achtbaan heeft bijvoorbeeld de hoogste potentiële energie op het hoogste punt vanwege zijn onderdompeling in het zwaartekrachtveld van de aarde. Zodra de auto valt en hoogte verliest, wordt de potentiële energie omgezet in kinetische energie.
elastische potentiële energie
Elastische potentiële energie houdt verband met de elastische eigenschappen van een stof, dat wil zeggen de neiging om terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm na te zijn onderworpen aan een vervormingskracht die groter is dan zijn weerstand. Een voor de hand liggend voorbeeld van elastische energie is: de energie van een veer, die uitzet of samentrekt door een externe kracht en terugkeert naar zijn oorspronkelijke positie zodra de externe kracht niet langer wordt uitgeoefend.
Een ander voorbeeld is het pijl-en-boogsysteem, wanneer de boog wordt getrokken met elastische vezels, bereikt de elastische potentiële energie een maximum, waarbij het hout licht wordt gebogen, maar de snelheid blijft nul. Het volgende moment wordt de potentiële energie omgezet in kinetische energie en schiet de pijl op volle snelheid naar buiten.
chemische potentiële energie
Chemische potentiële energie is de energie die is opgeslagen in de chemische bindingen van atomen en moleculen. Een voorbeeld is glucose in ons lichaam, dat slaat chemische potentiële energie op die ons lichaam omzet (via een proces dat metabolisme wordt genoemd) in thermische energie om de lichaamstemperatuur te handhaven.
Hetzelfde geldt voor fossiele brandstoffen (koolwaterstoffen) in de benzinetank van een auto. De chemische potentiële energie die is opgeslagen in de chemische bindingen van de benzine, wordt omgezet in mechanische energie die het voertuig aandrijft.
elektrostatische potentiële energie
Bij elektriciteit is ook het begrip potentiële energie van toepassing, die kan worden omgezet in andere vormen van energie, zoals: kinetisch, thermisch of licht, gezien de enorme veelzijdigheid van elektromagnetisme. In dit geval komt de energie van de sterkte van het elektrische veld dat door de geladen deeltjes wordt gecreëerd.
Ik hoop dat je met deze informatie meer kunt leren over kinetische en potentiële energie.