La Кинетична енергия е енергията, свързана с движението и потенциална енергия е енергията, свързана с позицията в системата. Най-общо казано, енергията представлява способността на обект или система да върши работа. Има два основни вида енергия: кинетична и потенциална. Всяка друга форма на енергия се извлича от тези две или е комбинация от двете. Например, на механична енергия Това е сумата от кинетичната енергия и потенциалната енергия на системата.
В тази статия ще разгледаме всичко, което трябва да знаете за кинетичната енергия и потенциалната енергия, как работят, техните характеристики, примери и видове. Освен това ще научите как тези две форми на енергия си взаимодействат и се трансформират взаимно при различни обстоятелства.
кинетична и потенциална енергия
Кинетична енергия
Кинетичната енергия е енергията, свързана с движението на обектите. Всичко, което се движи, има кинетична енергия и количеството й зависи от два основни фактора: масата на обекта и неговата скорост. Колкото по-голяма е масата или скоростта му, толкова по-висока е кинетичната енергия.
В Международната система (SI) кинетичната енергия се измерва в джаули (J). От гледна точка на математиката, формулата за изчисляване е:
Ec = 1/2 m * v^2,
когато:
- m е масата на обекта в килограми (kg).
- v е скоростта на обекта в метри в секунда (m/s).
Това означава, че Кинетичната енергия е пропорционална на масата на обекта и на квадрата на неговата скорост. Това означава, че увеличаването на скоростта има по-голям ефект върху кинетичната енергия, отколкото увеличаването на масата.
Примери за кинетична енергия
- Боулинг: Когато човек хвърли топка, тя придобива кинетична енергия. Количеството енергия зависи от скоростта и теглото на топката.
- вятър: Вятърът е въздух в движение. Кинетичната енергия на вятъра може да се преобразува в електричество с помощта на вятърни турбини.
- Hot: Топлинната енергия е микроскопичната форма на кинетичната енергия, при която частиците в системата се движат на молекулярно ниво при нагряване.
Потенциална енергия
Потенциалната енергия, за разлика от кинетичната енергия, е енергията, съхранявана в даден обект поради неговата позиция или конфигурация. Тази енергия е "латентна", докато не се освободи чрез някакъв вид взаимодействие като падане, разтягане на пружина или електрически разряд.
Подобно на кинетичната енергия, потенциалната енергия също се измерва в джаули (J). Една от най-разпространените форми на потенциална енергия е гравитационна потенциална енергия, което е свързано с височината на обект в гравитационно поле.
Формулата за изчисляване на гравитационната потенциална енергия е:
Ep = mgh,
когато:
- m е масата на обекта в килограми.
- g е ускорението, дължащо се на гравитацията (9,8 m/s² на Земята).
- h е височината в метри.
Примери за потенциална енергия
- Опъната или компресирана пружина: Пружината съхранява еластична потенциална енергия. Когато пружината се освободи, потенциалната енергия се преобразува в кинетична.
- язовири: Водата, съхранявана в язовир, има гравитационна потенциална енергия. Това се преобразува в кинетична енергия, когато водата пада и завърта турбини, за да генерира електричество.
- Лък и стрела: Еластичната потенциална енергия се съхранява, когато се опъне лък. Когато пуснете тетивата, тази енергия се преобразува в кинетична енергия, която задвижва стрелата.
Как действа кинетичната енергия?
За да придобие даден обект движение и следователно кинетична енергия, е необходимо да се приложи a външна сила. Колкото повече сила и време са приложени, толкова по-голяма е неговата скорост и следователно, толкова по-голяма е кинетичната му енергия. По същия начин, ако масата на тялото е по-голяма, то ще има повече кинетична енергия в сравнение с по-малко тяло, движещо се със същата скорост.
Важна характеристика на кинетичната енергия е, че тя може трансфер от едно тяло в друго. Например, когато движеща се кола се сблъска с друга кола, част от нейната кинетична енергия се прехвърля към втората кола, което може да накара и нея да се движи.
Характеристики на кинетичната енергия
- Това е проява на енергията, свързана с движението.
- Може да се прехвърля от един обект на друг.
- Можете да се трансформирате в други форми на енергия, като напр Термална енергия когато се появи триене.
- Големината му зависи от масата и скоростта на обекта.
La сбор от кинетична енергия и потенциална енергия на система е това, което е известно като механична енергия. И двата вида енергия могат да се преобразуват един в друг, в зависимост от условията на системата.
Видове потенциална енергия
гравитационна потенциална енергия
La гравитационна потенциална енергия Това е енергията, която даден обект има поради височината си в гравитационно поле. Колкото по-голяма е височината на даден обект, толкова по-голяма е неговата гравитационна потенциална енергия.
Класически пример е този на a влакче. Когато влакът е на върха, той има голямо количество потенциална енергия. Докато се спуска, тази енергия се преобразува в кинетична.
еластична потенциална енергия
La еластична потенциална енергия Това е енергията, съхранявана в предмети, които могат да бъдат разтегнати или компресирани, като например пружина или гумена лента. Когато напрежението се освободи, тази енергия бързо се превръща в кинетична енергия.
химическа потенциална енергия
La химическа потенциална енергия Той се съхранява във връзките на молекулите и атомите. Тази енергия се освобождава по време на химическа реакция, като например когато изгаряме изкопаеми горива или когато човешкото тяло използва глюкоза за производство на енергия.
електростатична потенциална енергия
В областта на електричеството, електростатична потенциална енергия е енергията, съхранявана в електрически заредени частици поради тяхното положение в електрическо поле. Тази енергия може да се преобразува в други видове, като например светлинна или топлинна енергия, както се случва в електрическите вериги.
Кинетичните и потенциалните енергии са фундаментални за разбирането как работи физическият свят. Благодарение на взаимодействието между тези два вида енергия можем да обясним толкова разнообразни явления като полет на самолет, течение на река или дори работа на автомобил.