кінетична та потенційна енергія

Кінетична енергія - це енергія, пов'язана з рухом, а потенційна енергія - це енергія, пов'язана з положенням в системі. Загалом, енергія – це здатність виконувати роботу. І кінетична, і потенційна енергія представляють два основних типи існуючої енергії. Будь-яка інша енергія є різною версією потенційної або кінетичної енергії або їх комбінацією. Наприклад, механічна енергія є комбінацією кінетична та потенційна енергія.

У цій статті ми розповімо вам все, що вам потрібно знати про кінетичну та потенційну енергію, її характеристики та приклади.

кінетична та потенційна енергія

Кінетична енергія

Кінетична енергія - це тип енергії, пов'язаний з рухом. Усе, що рухається, має кінетичну енергію. У Міжнародній системі (СІ) одиницею кінетичної енергії є джоудже (Дж), що є такою ж одиницею, що й робота. Один джоуль дорівнює 1 кг.м2/с2. Є багато прикладів використання кінетичної енергії в повсякденному житті.

• боулінг: Боулінг - це людина, яка кидає м'яч вагою 3-7 кг, щоб збити 10 кеглів, що базується на кінетичній енергії, яку переносить м'яч, що залежить від маси та швидкості м'яча.
• Вітер: Вітер - це не що інше, як повітря в русі. Кінетичну енергію руху повітря можна перетворити в електрику за допомогою вітрових турбін.
• Термальна енергія: Теплова енергія — це кінетична енергія, пов’язана з мікроскопічним рухом частинок у системі. Коли ми нагріваємо воду або будь-який інший предмет, ми додаємо кінетичну енергію за рахунок теплопередачі.

Кінетична енергія

Потенційна енергія - це тип енергії, пов'язаний із взаємним положенням у системі, тобто положенням одного об'єкта відносно іншого. Два окремих магніту мають потенціальну енергію відносно один одного. У СІ одиницею потенційної енергії є джоудже (Дж), як і кінетична енергія. Один джоуль дорівнює 1 кг.м2/с2.

Багато джерел, які ми використовуємо для отримання енергії, залежать від потенційної енергії.

• Енергія, що зберігається в дамбах: Вода, що зберігається у високогірному водосховищі, наприклад у греблі, має потенціальну енергію тяжіння. Коли вода падає, вона перетворює потенційну енергію в кінетичну, здатну виконувати роботу в турбінах, розташованих на дні греблі. Електроенергія, вироблена цими турбінами, розподіляється в місцеву розподільну мережу.
• пружини: Коли пружина розтягується або стискається, вона накопичує певну кількість енергії у вигляді пружної потенціальної енергії. Коли пружина відпускається, накопичена потенційна енергія перетворюється на кінетичну.
• Лук і стріла: Лук і стріли є прикладом того, як пружна потенційна енергія перетворюється на кінетичну. Коли тятива натягнута, виконана робота зберігається в натягнутій тятиві як потенційна енергія. Коли ви послаблюєте струну, потенційна енергія струни перетворюється на кінетичну, яка потім передається стрілці.
• Електрика: Електрика — це форма потенційної енергії, яка визначається розташуванням зарядів у системі (електричне поле).

Як працює кінетична енергія?

Коли об’єкт рухається, це тому, що він має кінетичну енергію. Якщо він зіткнеться з іншим об'єктом, може передати йому цю енергію, тому другий об’єкт теж рухається. Щоб об’єкт набув руху або кінетичної енергії, до нього потрібно прикласти роботу або силу.

Чим довше діє сила, тим більше швидкість досягається рухомим об’єктом і його кінетична енергія. Маса також пов’язана з енергією руху. Чим більша маса тіла, тим більша кінетична енергія. Його можна легко перетворити в тепло або інші види енергії.

Серед характеристик кінетичної енергії маємо:

• Це один із проявів енергії.
• Його можна переносити від одного тіла до іншого.
• Її можна перетворити в інший вид енергії, наприклад, в теплову енергію.
• Ви повинні застосувати силу, щоб почати рух.
• Це залежить від швидкості та маси тіла.

Сума кінетичної та потенційної енергії створює механічну енергію (енергію, яка пов’язує положення об’єкта з його рухом). Як згадувалося раніше, динаміка відноситься до руху. Потенціал відноситься до кількості енергії, що зберігається в організмі в стані спокою.

Отже, потенціальна енергія буде залежати від положення об’єкта або системи по відношенню до силового поля, яке його оточує. Кінетична енергія залежить від руху об'єкта.

Види потенційної енергії

гравітаційна потенціальна енергія

Гравітаційна потенціальна енергія визначається як енергія, якою володіє масивний об'єкт, коли він занурений у гравітаційне поле. Навколо дуже масивних об'єктів створюються гравітаційні поля, як маси планет і Сонця.

Наприклад, американські гірки мають найвищу потенційну енергію в найвищій точці через занурення в гравітаційне поле Землі. Коли автомобіль падає і втрачає висоту, потенційна енергія перетворюється на кінетичну.

пружна потенціальна енергія

Пружна потенціальна енергія пов'язана з пружними властивостями речовини, тобто з її тенденцією повертатися до початкової форми після дії сили деформації, більшої за її опір. Яскравим прикладом пружної енергії є енергія, якою володіє пружина, яка розширюється або стискається під дією зовнішньої сили і повертається у вихідне положення як тільки зовнішня сила більше не діє.

Інший приклад — система лука і стріли, коли лук тягнеться пружними волокнами, пружна потенціальна енергія досягає максимуму, трохи згинаючи деревину, але швидкість залишається рівною нулю. У наступну мить потенційна енергія перетворюється в кінетичну, і стріла вилітає на повній швидкості.

хімічна потенційна енергія

Хімічна потенційна енергія — це енергія, що зберігається в хімічних зв’язках атомів і молекул. Прикладом є глюкоза в нашому організмі, яка зберігає хімічну потенціальну енергію, яку перетворює наше тіло (через процес, який називається метаболізмом) в теплову енергію для підтримки температури тіла.

Те ж саме стосується викопного палива (вуглеводнів) у бензобаку автомобіля. Хімічна потенційна енергія, що зберігається в хімічних зв’язках бензину, перетворюється в механічну енергію, яка приводить в дію транспортний засіб.

електростатична потенціальна енергія

В електроенергетиці також застосовується поняття потенційної енергії, яку можна перетворити в інші форми енергії, наприклад кінетичні, теплові або світлові, з огляду на величезну універсальність електромагнетизму. У цьому випадку енергія походить від напруженості електричного поля, створеного зарядженими частинками.

Я сподіваюся, що завдяки цій інформації ви зможете дізнатися більше про кінетичну та потенційну енергію.