Kinetická energia je energia súvisiaca s pohybom a potenciálna energia je energia súvisiaca s polohou v systéme. Vo všeobecnosti je energia schopnosť vykonávať prácu. Kinetická energia aj potenciálna energia predstavujú dva základné typy existujúcej energie. Akákoľvek iná energia je iná verzia potenciálnej energie alebo kinetickej energie alebo kombinácia oboch. Napríklad mechanická energia je kombináciou kinetická a potenciálna energia.
V tomto článku vám povieme všetko, čo potrebujete vedieť o kinetickej a potenciálnej energii, jej charakteristikách a príkladoch.
kinetická a potenciálna energia
Kinetická energia
Kinetická energia je typ energie spojenej s pohybom. Všetko, čo sa pohybuje, má kinetickú energiu. V medzinárodnom systéme (SI) je jednotkou kinetickej energie jouje (J), čo je rovnaká jednotka ako práca. Jeden joule sa rovná 1 kg.m2/s2. Príkladov využitia kinetickej energie v každodennom živote je veľa.
- Bowling: Bowling je osoba, ktorá hádže 3-7 kg loptičku, aby zrazila 10 kolkov, čo je založené na kinetickej energii prenášanej loptou, ktorá závisí od hmotnosti a rýchlosti lopty.
- vietor: Vietor nie je nič iné ako vzduch v pohybe. Kinetická energia pohybu vzduchu sa môže premeniť na elektrickú energiu pomocou veterných turbín.
- Termálna energia: Tepelná energia je kinetická energia spojená s mikroskopickým pohybom častíc v systéme. Keď ohrievame vodu alebo akýkoľvek iný predmet, prenosom tepla pridávame kinetickú energiu.
Kinetická energia
Potenciálna energia je typ energie súvisiaci s relatívnou polohou v systéme, to znamená s polohou jedného objektu vzhľadom na druhý. Dva samostatné magnety majú navzájom potenciálnu energiu. V SI je jednotka potenciálnej energie jouje (J), rovnako ako kinetická energia. Jeden joule sa rovná 1 kg.m2/s2.
Mnohé zo zdrojov, ktoré využívame na energiu, závisia od potenciálnej energie.
- Energia uložená v priehradách: Voda uložená vo vyvýšenej nádrži, ako je priehrada, má gravitačnú potenciálnu energiu. Keď voda padá, premieňa potenciálnu energiu na kinetickú energiu schopnú vykonávať prácu v turbínach umiestnených na dne priehrady. Elektrina vyrobená týmito turbínami je distribuovaná do miestnej distribučnej siete.
- pružiny: Keď je pružina natiahnutá alebo stlačená, ukladá určité množstvo energie vo forme elastickej potenciálnej energie. Po uvoľnení pružiny sa uložená potenciálna energia premení na kinetickú energiu.
- Luk a šípy: Luk a šíp sú príkladom toho, ako sa elastická potenciálna energia premieňa na kinetickú energiu. Pri natiahnutí tetivy sa vykonaná práca uloží do napnutej tetivy ako potenciálna energia. Keď tetivu uvoľníte, potenciálna energia tetivy sa premení na kinetickú energiu, ktorá sa následne prenesie do šípu.
- elektrina: Elektrina je forma potenciálnej energie, ktorá je určená umiestnením nábojov v systéme (elektrické pole).
Ako funguje kinetická energia?
Keď je objekt v pohybe, je to preto, že má kinetickú energiu. Ak sa zrazí s iným objektom, môže mu túto energiu odovzdať, takže sa pohybuje aj druhý objekt. Aby predmet získal pohyb alebo kinetickú energiu, musí naň pôsobiť práca alebo sila.
Čím dlhšie pôsobí sila, tým väčšiu rýchlosť dosahuje pohybujúci sa objekt a jeho kinetickú energiu. S energiou pohybu súvisí aj hmotnosť. Čím väčšia je hmotnosť telesa, tým väčšia je kinetická energia. Dá sa ľahko premeniť na teplo alebo iný druh energie.
Medzi vlastnosti kinetickej energie patrí:
- Je to jeden z prejavov energie.
- Môže sa prenášať z jedného tela do druhého.
- Môže sa premeniť na iný druh energie, napríklad na tepelnú energiu.
- Na začatie pohybu musíte použiť silu.
- Závisí to od rýchlosti a hmotnosti tela.
Súčet kinetickej a potenciálnej energie vytvára mechanickú energiu (energiu, ktorá spája polohu objektu s jeho pohybom). Ako už bolo spomenuté, dynamika sa vzťahuje na pohyb. Potenciál sa vzťahuje na množstvo energie uloženej v tele v pokoji.
Preto bude potenciálna energia závisieť od polohy objektu alebo systému vo vzťahu k silovému poľu, ktoré ho obklopuje. Kinetická energia závisí od pohybu objektu.
Druhy potenciálnej energie
gravitačnú potenciálnu energiu
Gravitačná potenciálna energia je definovaná ako energia, ktorú má masívny objekt, keď je ponorený do gravitačného poľa. Gravitačné polia sa vytvárajú okolo veľmi masívnych objektov, ako sú hmotnosti planét a Slnka.
Napríklad horská dráha má najvyššiu potenciálnu energiu v najvyššom bode vďaka jej ponoreniu do gravitačného poľa Zeme. Akonáhle auto spadne a stratí výšku, potenciálna energia sa premení na kinetickú energiu.
elastická potenciálna energia
Elastická potenciálna energia súvisí s elastickými vlastnosťami látky, to znamená s jej tendenciou vrátiť sa do pôvodného tvaru po vystavení deformačnej sile väčšej ako je jej odpor. Jasným príkladom elastickej energie je energia, ktorú má pružina, ktorá sa vplyvom vonkajšej sily roztiahne alebo zmrští a vráti sa do svojej pôvodnej polohy akonáhle vonkajšia sila už nepôsobí.
Ďalším príkladom je systém luku a šípu, kedy pri ťahaní luku elastickými vláknami dosiahne elastická potenciálna energia maximum, mierne ohýba drevo, ale rýchlosť zostáva nulová. V nasledujúcom okamihu sa potenciálna energia premení na kinetickú energiu a šíp vyletí plnou rýchlosťou.
chemická potenciálna energia
Chemická potenciálna energia je energia uložená v chemických väzbách atómov a molekúl. Príkladom je glukóza v našom tele, ktorá uchováva chemickú potenciálnu energiu, ktorú naše telo premieňa (prostredníctvom procesu nazývaného metabolizmus) na tepelnú energiu na udržanie telesnej teploty.
To isté platí pre fosílne palivá (uhľovodíky) v benzínovej nádrži auta. Chemická potenciálna energia uložená v chemických väzbách benzínu sa premieňa na mechanickú energiu, ktorá poháňa vozidlo.
elektrostatická potenciálna energia
V elektrine platí aj pojem potenciálna energia, ktorá sa môže premieňať na iné formy energie, ako napr kinetické, tepelné alebo svetelné, vzhľadom na obrovskú všestrannosť elektromagnetizmu. V tomto prípade energia pochádza zo sily elektrického poľa vytvoreného nabitými časticami.
Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o kinetickej a potenciálnej energii.