Energia kinetyczna to energia związana z ruchem, a energia potencjalna to energia związana z położeniem w układzie. Ogólnie rzecz biorąc, energia to zdolność do wykonywania pracy. Zarówno energia kinetyczna, jak i energia potencjalna reprezentują dwa podstawowe rodzaje istniejącej energii. Każda inna energia jest inną wersją energii potencjalnej lub energii kinetycznej lub ich kombinacją. Na przykład energia mechaniczna jest kombinacją energia kinetyczna i potencjalna.
W tym artykule powiemy Ci wszystko, co musisz wiedzieć o energii kinetycznej i potencjalnej, jej charakterystykach i przykładach.
energia kinetyczna i potencjalna
Energia kinetyczna
Energia kinetyczna to rodzaj energii związany z ruchem. Wszystko, co się porusza, ma energię kinetyczną. W układzie międzynarodowym (SI) jednostką energii kinetycznej jest jouje (J), która jest tą samą jednostką co praca. Jeden dżul to 1 kg.m2/s2. Istnieje wiele przykładów wykorzystania energii kinetycznej w życiu codziennym.
- Kręgle: Kręgle to osoba rzucająca 3-7 kg kulą, aby strącić 10 kręgli, co jest oparte na energii kinetycznej przenoszonej przez kulę, która zależy od masy i prędkości kuli.
- Wiatr: Wiatr to nic innego jak powietrze w ruchu. Energia kinetyczna ruchu powietrza może zostać zamieniona na energię elektryczną za pomocą turbin wiatrowych.
- Energia cieplna: Energia cieplna to energia kinetyczna związana z mikroskopijnym ruchem cząstek w układzie. Kiedy podgrzewamy wodę lub jakikolwiek inny obiekt, dodajemy energię kinetyczną poprzez wymianę ciepła.
Energia kinetyczna
Energia potencjalna to rodzaj energii związany ze względną pozycją w systemie, czyli pozycją jednego obiektu względem drugiego. Dwa oddzielne magnesy mają względem siebie energię potencjalną. W SI jednostką energii potencjalnej jest jouje (J), podobnie jak energia kinetyczna. Jeden dżul to 1 kg.m2/s2.
Wiele źródeł energii, których używamy, zależy od energii potencjalnej.
- Energia zmagazynowana w tamach: Woda zmagazynowana w podwyższonym zbiorniku, takim jak tama, ma potencjalną energię grawitacyjną. Gdy woda opada, zamienia energię potencjalną na energię kinetyczną zdolną do pracy w turbinach znajdujących się na dnie zapory. Energia elektryczna wytwarzana przez te turbiny jest dystrybuowana do lokalnej sieci dystrybucyjnej.
- Sprężyny: Kiedy sprężyna jest rozciągana lub ściskana, magazynuje pewną ilość energii w postaci energii potencjalnej sprężystości. Po zwolnieniu sprężyny zmagazynowana energia potencjalna jest przekształcana w energię kinetyczną.
- Łuk i strzała: Łuk i strzała są przykładem tego, jak elastyczna energia potencjalna jest przekształcana w energię kinetyczną. Kiedy cięciwa jest naciągnięta, wykonana praca jest przechowywana w naciągniętej cięciwie jako energia potencjalna. Kiedy poluzujesz strunę, energia potencjalna struny jest zamieniana na energię kinetyczną, która jest następnie przekazywana na strzałkę.
- Elektryczność: Elektryczność jest formą energii potencjalnej, która jest określana przez położenie ładunków w systemie (pole elektryczne).
Jak działa energia kinetyczna?
Kiedy obiekt jest w ruchu, dzieje się tak, ponieważ ma energię kinetyczną. Jeśli zderzy się z innym przedmiotem, może przekazać mu tę energię, więc drugi obiekt również się porusza. Aby obiekt uzyskał ruch lub energię kinetyczną, należy do niego przyłożyć pracę lub siłę.
Im dłuższa siła jest przyłożona, tym większa prędkość poruszającego się obiektu i jego energia kinetyczna. Masa jest również związana z energią ruchu. Im większa masa ciała, tym większa energia kinetyczna. Można go łatwo przekształcić w ciepło lub inne rodzaje energii.
Wśród cech energii kinetycznej mamy:
- To jeden z przejawów energii.
- Może być przenoszony z jednego ciała na drugie.
- Można go przekształcić w inny rodzaj energii, na przykład w energię cieplną.
- Musisz użyć siły, aby zainicjować ruch.
- To zależy od szybkości i masy ciała.
Suma energii kinetycznej i potencjalnej wytwarza energię mechaniczną (energię, która wiąże położenie obiektu z jego ruchem). Jak wcześniej wspomniano, dynamika odnosi się do ruchu. Potencjał odnosi się do ilości energii zmagazynowanej w ciele w stanie spoczynku.
Dlatego energia potencjalna będzie zależeć od położenia obiektu lub układu w stosunku do otaczającego go pola sił. Energia kinetyczna zależy od ruchu obiektu.
Rodzaje energii potencjalnej
grawitacyjna energia potencjalna
Grawitacyjna energia potencjalna jest definiowana jako energia posiadana przez masywny obiekt, gdy jest on zanurzony w polu grawitacyjnym. Wokół bardzo masywnych obiektów powstają pola grawitacyjne, jak masy planet i słońca.
Na przykład kolejka górska ma najwyższą potencjalną energię w swoim najwyższym punkcie ze względu na zanurzenie w polu grawitacyjnym Ziemi. Gdy samochód spada i traci wysokość, energia potencjalna jest zamieniana na energię kinetyczną.
elastyczna Energia potencjalna
Energia potencjalna sprężystości jest związana z właściwościami sprężystymi substancji, to znaczy z jej tendencją do powrotu do pierwotnego kształtu po poddaniu jej sile odkształcenia większej niż jej opór. Oczywistym przykładem energii sprężystej jest energia posiadana przez sprężynę, która rozszerza się lub kurczy pod wpływem siły zewnętrznej i powraca do swojej pierwotnej pozycji gdy siła zewnętrzna nie jest już stosowana.
Innym przykładem jest system łuku i strzały, kiedy łuk jest naciągnięty elastycznymi włóknami, energia potencjalna sprężystości osiąga maksimum, lekko uginając drewno, ale prędkość pozostaje zerowa. W następnej chwili energia potencjalna zostaje zamieniona na energię kinetyczną i strzała wystrzeliwuje z pełną prędkością.
chemiczna energia potencjalna
Chemiczna energia potencjalna to energia zmagazynowana w wiązaniach chemicznych atomów i cząsteczek. Przykładem jest glukoza w naszym organizmie, która przechowuje chemiczną energię potencjalną, którą nasz organizm przetwarza (poprzez proces zwany metabolizmem) w energię cieplną w celu utrzymania temperatury ciała.
To samo dotyczy paliw kopalnych (węglowodorów) w baku samochodu. Chemiczna energia potencjalna zmagazynowana w wiązaniach chemicznych benzyny jest przekształcana w energię mechaniczną, która napędza pojazd.
elektrostatyczna energia potencjalna
W elektryczności obowiązuje również pojęcie energii potencjalnej, którą można przekształcić w inne formy energii, takie jak kinetyczny, termiczny lub świetlny, biorąc pod uwagę ogromną wszechstronność elektromagnetyzmu. W tym przypadku energia pochodzi z siły pola elektrycznego wytworzonego przez naładowane cząstki.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom możesz dowiedzieć się więcej o energii kinetycznej i potencjalnej.