Кинетическая энергия — это энергия, связанная с движением, а потенциальная энергия — это энергия, связанная с положением в системе. В общих чертах энергия – это способность совершать работу. И кинетическая энергия, и потенциальная энергия представляют собой два основных типа существующей энергии. Любая другая энергия является другой версией потенциальной энергии или кинетической энергии или их комбинации. Например, механическая энергия представляет собой совокупность кинетическая и потенциальная энергия.
В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать о кинетической и потенциальной энергии, ее характеристиках и примерах.
кинетическая и потенциальная энергия
Кинетическая энергия
Кинетическая энергия — это тип энергии, связанный с движением. Все, что движется, обладает кинетической энергией. В Международной системе (СИ) единицей кинетической энергии является джуже (Дж), которая является той же единицей, что и работа. Один джоуль равен 1 кг.м2/с2. Существует множество примеров использования кинетической энергии в быту.
- Боулинг: Боулинг — это человек, бросающий мяч весом 3-7 кг, чтобы сбить 10 кеглей, который основан на кинетической энергии, переносимой мячом, которая зависит от массы и скорости мяча.
- Ветер: Ветер — это не что иное, как воздух в движении. Кинетическая энергия движения воздуха может быть преобразована в электричество с помощью ветряных турбин.
- Тепловая энергия: Тепловая энергия — это кинетическая энергия, связанная с микроскопическим движением частиц в системе. Когда мы нагреваем воду или любой другой объект, мы добавляем кинетическую энергию за счет теплопередачи.
Кинетическая энергия
Потенциальная энергия — это тип энергии, связанный с относительным положением внутри системы, то есть с положением одного объекта по отношению к другому. Два отдельных магнита имеют потенциальную энергию относительно друг друга. В СИ единицей потенциальной энергии является джуже (Дж), как и кинетической энергии. Один джоуль равен 1 кг.м2/с2.
Многие источники энергии, которые мы используем, зависят от потенциальной энергии.
- Энергия, накопленная в плотинах: Вода, хранящаяся в приподнятом резервуаре, таком как плотина, обладает гравитационной потенциальной энергией. Когда вода падает, она преобразует потенциальную энергию в кинетическую энергию, способную совершать работу в турбинах, расположенных на дне плотины. Электроэнергия, вырабатываемая этими турбинами, распределяется по местной распределительной сети.
- Пружины: Когда пружина растягивается или сжимается, она запасает определенное количество энергии в виде упругой потенциальной энергии. Когда пружина освобождается, накопленная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию.
- Лук и стрелы: лук и стрелы являются примером того, как упругая потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию. Когда тетива натянута, проделанная работа сохраняется в натянутой тетиве в виде потенциальной энергии. Когда вы ослабляете тетиву, потенциальная энергия струны преобразуется в кинетическую энергию, которая затем передается стреле.
- электричество: Электричество — это форма потенциальной энергии, которая определяется расположением зарядов в системе (электрическим полем).
Как работает кинетическая энергия?
Когда объект движется, это происходит потому, что он обладает кинетической энергией. Если он сталкивается с другим объектом, может передать ему эту энергию, поэтому второй объект тоже движется. Чтобы объект приобрел движение или кинетическую энергию, к нему необходимо приложить работу или силу.
Чем дольше действует сила, тем больше скорость, достигаемая движущимся объектом, и тем больше его кинетическая энергия. Масса также связана с энергией движения. Чем больше масса тела, тем больше кинетическая энергия. Он может быть легко преобразован в тепло или другие виды энергии.
Среди характеристик кинетической энергии имеем:
- Это одно из проявлений энергии.
- Его можно перенести из одного тела в другое.
- Ее можно преобразовать в другой вид энергии, например, в тепловую энергию.
- Вы должны применить силу, чтобы начать движение.
- Это зависит от скорости и массы тела.
Сумма кинетической и потенциальной энергии производит механическую энергию (энергию, которая связывает положение объекта с его движением). Как упоминалось ранее, динамика относится к движению. Потенциал относится к количеству энергии, запасенной в организме в состоянии покоя.
Следовательно, потенциальная энергия будет зависеть от положения объекта или системы по отношению к окружающему их силовому полю. Кинетическая энергия зависит от движения объекта.
Виды потенциальной энергии
гравитационно потенциальная энергия
Гравитационная потенциальная энергия определяется как энергия, которой обладает массивный объект, когда он погружен в гравитационное поле. Гравитационные поля создаются вокруг очень массивных объектов, как массы планет и солнца.
Например, американские горки имеют наибольшую потенциальную энергию в самой высокой точке из-за их погружения в гравитационное поле Земли. Когда автомобиль падает и теряет высоту, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию.
упругая потенциальная энергия
Упругая потенциальная энергия связана с упругими свойствами вещества, то есть с его тенденцией возвращаться к своей первоначальной форме после воздействия силы деформации, превышающей его сопротивление. Очевидным примером упругой энергии является энергия, которой обладает пружина, расширяющаяся или сжимающаяся под действием внешней силы и возвращающаяся в исходное положение после прекращения действия внешней силы.
Другим примером является система лука и стрелы, когда лук натягивается эластичными волокнами, упругая потенциальная энергия достигает максимума, слегка изгибая древесину, но скорость остается нулевой. В следующее мгновение потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию, и стрела вылетает на полной скорости.
химическая потенциальная энергия
Химическая потенциальная энергия – это энергия, запасенная в химических связях атомов и молекул. Примером является глюкоза в нашем организме, которая хранит химическую потенциальную энергию, которую наш организм преобразует (через процесс, называемый метаболизмом) в тепловую энергию для поддержания температуры тела.
То же самое касается ископаемого топлива (углеводородов) в бензобаке автомобиля. Химическая потенциальная энергия, запасенная в химических связях бензина, преобразуется в механическую энергию, приводящую в движение автомобиль.
электростатическая потенциальная энергия
В электричестве также применяется понятие потенциальной энергии, которая может быть преобразована в другие формы энергии, такие как кинетическая, тепловая или световая, учитывая огромную универсальность электромагнетизма. В этом случае энергия исходит от напряженности электрического поля, создаваемого заряженными частицами.
Я надеюсь, что с помощью этой информации вы сможете больше узнать о кинетической и потенциальной энергии.