Kineetiline ja potentsiaalne energia
Share
Kineetiline energia on energia, mida keha omab tänu sellele liikumine. Potentsiaalne energia on energia, mida keha omab tänu oma kehale positsioon või osariik. Kui objekti kineetiline energia on seotud tema keskkonnas asuvate teiste objektide olekuga, siis potentsiaalne energia on keskkonnast täiesti sõltumatu. Seega ei ole objekti kiirendus ühe objekti liikumisel ilmne, kui liikuma hakkavad ka teised samas keskkonnas olevad objektid. Näiteks seisval inimesel mööduv hõõguv täpp valdab kineetilist energiat, kuid kuulil puudub kineetiline energia rongis liikuva rongi suhtes.
Võrdlusdiagramm
Erinevused - sarnasused -| Kineetiline energia | Potentsiaalne energia | |
|---|---|---|
| Definitsioon | Keha või süsteemi energia keha või selles olevate osakeste liikumise suhtes. | Potentsiaalne energia on objekti või süsteemi salvestatud energia selle asukoha või konfiguratsiooni tõttu. |
| Seos keskkonnaga | Objekti kineetiline energia on seotud teiste liikuvate ja liikumatute objektidega tema vahetus keskkonnas. | Potentsiaalne energia pole objekti keskkonna suhtes. |
| Ülekantavus | Kineetilist energiat saab liikuda ühest liikuvast objektist teise, näiteks kokkupõrgetes. | Potentsiaalset energiat ei saa üle kanda. |
| Näited | Voolav vesi, näiteks kui juga kukub. | Vesi juga tipus, enne ookeani. |
| SI ühik | Džuul (J) | Džuul (J) |
| Määravad tegurid | Kiirus / kiirus ja mass | Kõrgus või vahemaa ja mass |
Sisu: Kineetiline ja potentsiaalne energia
- 1 Kineetilise ja potentsiaalse energia muundamine
- 2 etümoloogia
- 3 Kineetilise energia ja potentsiaalse energia tüübid
- 4 rakendust
- 5 viidet
Kineetilise ja potentsiaalse energia vastastikune muundamine
Energia säästmise seadus ütleb, et energiat ei saa hävitada, vaid seda saab muuta ainult ühest vormist teise. Võtke klassikaline näide lihtsast pendlist. Pendli pöördudes liigub riputatud kere kõrgemale ja oma positsiooni tõttu suureneb energia ja jõuab ülaosas maksimumini. Kui pendel hakkab allapoole liikuma, muundub salvestatud potentsiaalne energia kineetiliseks energiaks.
Kui vedru on ühele küljele venitatud, avaldab see jõudu teisele küljele, et see saaks tagasi oma algsesse olekusse. Seda jõudu nimetatakse taastavaks jõuks ja see toimib objektide ja süsteemide viimiseks madala energiatasandi asendisse. Vedru venitamiseks vajalik jõud salvestub metallis potentsiaalse energiana. Vedru vabastamisel muundatakse salvestatud potentsiaalne energia taastava jõu abil kineetiliseks energiaks.
Kui mõni mass tõstetakse, toimib maa tagasi gravitatsioonijõud (ja sel juhul taastav jõud). Massi tõstmiseks vajalik energia salvestub selle asukoha tõttu potentsiaalse energiana. Kui mass langeb, muundub salvestatud potentsiaalne energia kineetiliseks energiaks.
Etümoloogia
Sõna "kineetiline" on tuletatud kreeka sõnast kinesis, mis tähendab "liikumist". Mõisted "kineetiline energia" ja "töö", nagu neid tänapäeval mõistetakse ja kasutatakse, pärinesid 19. sajandist. Eelkõige arvatakse, et "kineetilise energia" lõi William Thomson (Lord Kelvin) 1850. aasta paiku.
Mõiste "potentsiaalne energia" lõi Šoti füüsik ja insener William Rankine, kes tegeles mitmesuguste teaduste, sealhulgas termodünaamikaga..
Kineetilise energia ja potentsiaalse energia tüübid
Kineetilise energia võib sõltuvalt objektide tüübist jagada kahte tüüpi:
- Kineetiline translatsiooniline energia
- Pöördkineetiline energia
Jäigatel mitte pöörlevatel kehadel on sirgjooneline liikumine. Seega on translatsiooniline kineetiline energia kineetiline energia, mida valdab sirgjooneliselt liikuv objekt. Objekti kineetiline energia on seotud selle hooga (massi ja kiiruse korrutis, p = mv, kus m on mass ja v on kiirus). Kineetiline energia on seotud impulsiga suhte E = p ^ 2 / 2m kaudu ja seetõttu arvutatakse translatsiooniline kineetiline energia kui E = ½ mv ^ 2. Jäigatel kehadel, mis pöörlevad piki massikeskust, on pöörleva kineetilise energiaga. Pöörleva keha pöörde kineetiline energia arvutatakse selle erinevate liikuvate osade kogu kineetilise energiana. Puhkavatel kehadel on ka kineetiline energia. Selles olevad aatomid ja molekulid on pidevas liikumises. Sellise keha kineetiline energia on selle temperatuuri mõõt.
Potentsiaalne energia klassifitseeritakse sõltuvalt rakendatavast taastamisjõust.
- Gravitatsiooniline potentsiaalne energia - objekti potentsiaalne energia, mis on seotud gravitatsioonijõuga. Näiteks kui raamat pannakse laua peale, on gravitatsioonipotentsiaal vajalik energia, mis on vajalik raamatu põrandalt tõstmiseks, ja energia, mis raamatul on selle kõrgendatud positsiooni tõttu laual. Siin on gravitatsioon taastav jõud.
- Elastset potentsiaalset energiat - Energia, mida omab elastne keha nagu vibu ja katapult, kui see on ühes suunas venitatud ja deformeerunud, on elastse potentsiaalse energiaga. Taastav jõud on elastsus, mis toimib vastupidises suunas.
- Keemiline potentsiaalne energia - energia, mis on seotud aatomite ja molekulide paigutusega struktuuris, on keemiline potentsiaalne energia. Aine keemiline energia, mis tuleneb võimalusest, et see peab keemilises reaktsioonis osaledes keemiliselt muutuma, on aine keemiline potentsiaalne energia. Näiteks kütuse kasutamisel muundatakse kütuses salvestatud keemiline energia soojuse tootmiseks.
- Elektriline potentsiaalne energia - energia, mida objekt omab selle elektrilaengu tõttu, on elektriline potentsiaalne energia. Neid on kahte tüüpi - elektrostaatiline potentsiaalienergia ja elektrodünaamiline potentsiaalienergia või magnetiline potentsiaalienergia.
- Tuumapotentsiaal - potentsiaalne energia, mida aatomituumas asuvad osakesed (neutronid, prootonid) omavad, on tuumapotentsiaalienergia. Näiteks vesiniku termotuumasüntees päikese käes muudab päikeseenergiasse salvestatud potentsiaalse energia valgusenergiaks.
Rakendused
- Lõbustuspargis asuv mägironimine algab kineetilise energia muundamisest potentsiaalseks gravitatsiooniliseks energiaks.
- Gravitatsiooniline potentsiaalne energia hoiab planeete päikese ümber orbiidil.
- Kuulid viskab trebott, kasutades gravitatsioonilist potentsiaalset energiat.
- Kosmoselaevades kasutatakse startimiseks keemilist energiat, pärast mida kineetilist energiat suurendatakse, et saavutada orbitaalkiirus. Kineetiline energia jääb orbiidil püsides samaks.
- Piljardimängus palli löömiseks antud kineetiline energia kantakse kokkupõrgete kaudu teistele kuulidele.
Viited
- Vikipeedia: Kineetiline energia
- Vikipeedia: potentsiaalne energia
