Kinetična energija je energija, povezana z gibanjem, potencialna energija pa energija, povezana s položajem v sistemu. Na splošno je energija sposobnost opravljanja dela. Tako kinetična kot potencialna energija predstavljata dve osnovni vrsti obstoječe energije. Vsaka druga energija je drugačna različica potencialne ali kinetične energije ali kombinacija obeh. Mehanska energija je na primer kombinacija kinetična in potencialna energija.
V tem članku vam povemo vse, kar morate vedeti o kinetični in potencialni energiji, njenih značilnostih in primerih.
kinetična in potencialna energija
Kinetična energija
Kinetična energija je vrsta energije, povezana z gibanjem. Vse, kar se premika, ima kinetično energijo. V mednarodnem sistemu (SI) je enota kinetične energije jouje (J), kar je enaka enota kot delo. En joul je enak 1 kg.m2/s2. Obstaja veliko primerov uporabe kinetične energije v vsakdanjem življenju.
- Keglanje: Kegljanje je oseba, ki vrže 3-7 kg žogico, da podre 10 kegljev, kar temelji na kinetični energiji, ki jo nosi žogica, ki je odvisna od mase in hitrosti žoge.
- Veter: Veter ni nič drugega kot zrak v gibanju. Kinetično energijo gibanja zraka lahko pretvorimo v električno energijo z uporabo vetrnih turbin.
- Termalna energija: Toplotna energija je kinetična energija, povezana z mikroskopskim gibanjem delcev v sistemu. Ko segrevamo vodo ali kateri koli drug predmet, s prenosom toplote dodajamo kinetično energijo.
Kinetična energija
Potencialna energija je vrsta energije, povezana z relativnim položajem znotraj sistema, to je položajem enega predmeta glede na drugega. Dva ločena magneta imata potencialno energijo drug glede na drugega. V SI je enota potencialne energije jouje (J), prav tako kinetična energija. En joul je enak 1 kg.m2/s2.
Številni viri, ki jih uporabljamo za energijo, so odvisni od potencialne energije.
- Energija, shranjena v jezovih: Voda, shranjena v dvignjenem rezervoarju, kot je jez, ima gravitacijsko potencialno energijo. Ko voda pade, pretvori potencialno energijo v kinetično energijo, ki lahko opravlja delo v turbinah, ki se nahajajo na dnu jezu. Električna energija, ki jo proizvedejo te turbine, se distribuira v lokalno distribucijsko omrežje.
- Vzmeti: Ko je vzmet raztegnjena ali stisnjena, shrani določeno količino energije v obliki elastične potencialne energije. Ko se vzmet sprosti, se shranjena potencialna energija pretvori v kinetično energijo.
- Lok in puščica: Lok in puščica sta primer, kako se elastična potencialna energija pretvori v kinetično energijo. Ko je tetiva napeta, se opravljeno delo shrani v napeto tetivo kot potencialna energija. Ko zrahljate vrvico, se potencialna energija vrvice pretvori v kinetično energijo, ki se nato prenese na puščico.
- Oskrba z električno energijo: Elektrika je oblika potencialne energije, ki jo določa lokacija nabojev v sistemu (električno polje).
Kako deluje kinetična energija?
Ko je predmet v gibanju, je to zato, ker ima kinetično energijo. Če trči v drug predmet, lahko prenese to energijo nanj, zato se premika tudi drugi predmet. Da bi predmet pridobil gibanje ali kinetično energijo, je treba nanj uporabiti delo ali silo.
Dlje kot je sila uporabljena, večja je hitrost, ki jo doseže gibajoči se predmet in njegova kinetična energija. Masa je povezana tudi z energijo gibanja. Večja kot je masa telesa, večja je kinetična energija. Lahko se zlahka pretvori v toploto ali druge vrste energije.
Med značilnostmi kinetične energije imamo:
- Je ena od manifestacij energije.
- Lahko se prenaša iz enega telesa v drugega.
- Lahko se pretvori v drugo vrsto energije, na primer v toplotno energijo.
- Za začetek gibanja morate uporabiti silo.
- Odvisno je od hitrosti in mase telesa.
Vsota kinetične in potencialne energije proizvaja mehansko energijo (energija, ki povezuje položaj predmeta z njegovim gibanjem). Kot že omenjeno, dinamika se nanaša na gibanje. Potencial se nanaša na količino energije, shranjene v telesu v mirovanju.
Zato bo potencialna energija odvisna od položaja predmeta ali sistema glede na polje sile, ki ga obdaja. Kinetična energija je odvisna od gibanja predmeta.
Vrste potencialne energije
gravitacijska potencialna energija
Gravitacijska potencialna energija je opredeljena kot energija, ki jo ima masivni predmet, ko je potopljen v gravitacijsko polje. Okoli zelo masivnih predmetov nastajajo gravitacijska polja, kot so mase planetov in sonca.
Na primer, tobogan ima najvišjo potencialno energijo na najvišji točki zaradi potopitve v zemeljsko gravitacijsko polje. Ko avto pade in izgubi višino, se potencialna energija pretvori v kinetično energijo.
elastična potencialna energija
Elastična potencialna energija je povezana z elastičnimi lastnostmi snovi, to je z njeno težnjo, da se vrne v prvotno obliko, potem ko je izpostavljen deformacijski sili, večji od njenega upora. Očiten primer elastične energije je energija, ki jo ima vzmet, ki se zaradi zunanje sile razširi ali skrči in se vrne v prvotni položaj ko zunanja sila ne deluje več.
Drug primer je sistem loka in puščice, ko lok vlečemo z elastičnimi vlakni, elastična potencialna energija doseže maksimum, rahlo upogne les, vendar hitrost ostane nič. V naslednjem trenutku se potencialna energija pretvori v kinetično energijo in puščica izstreli s polno hitrostjo.
kemična potencialna energija
Kemična potencialna energija je energija, shranjena v kemičnih vezi atomov in molekul. Primer je glukoza v našem telesu, ki shranjuje kemično potencialno energijo, ki jo naše telo pretvarja (prek procesa, imenovanega presnova) v toplotno energijo za vzdrževanje telesne temperature.
Enako velja za fosilna goriva (ogljikovodiki) v rezervoarju za plin v avtomobilu. Kemična potencialna energija, shranjena v kemičnih vezi bencina, se pretvori v mehansko energijo, ki poganja vozilo.
elektrostatična potencialna energija
V elektriki velja tudi koncept potencialne energije, ki jo lahko pretvorimo v druge oblike energije, kot je npr. kinetični, toplotni ali svetlobni, glede na izredno vsestranskost elektromagnetizma. V tem primeru energija izvira iz moči električnega polja, ki ga ustvarijo nabiti delci.
Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o kinetični in potencialni energiji.