Kinētiskā un potenciālā enerģija

Kinētiskā enerģija ir enerģija, kas ķermenim piemīt tā dēļ kustība. Potenciālā enerģija ir enerģija, kas ķermenim piemīt, pateicoties tai pozīcija vai Valsts. Kamēr objekta kinētiskā enerģija ir relatīva attiecībā pret citu objektu stāvokli tā vidē, potenciālā enerģija ir pilnīgi neatkarīga no apkārtējās vides. Līdz ar to objekta paātrinājums nav redzams viena objekta kustībā, ja kustībā atrodas arī citi objekti tajā pašā vidē. Piemēram, lodei, kas duncina garām stāvošam cilvēkam, piemīt kinētiskā enerģija, bet lodei nav kinētiskās enerģijas attiecībā uz vilcienu, kas pārvietojas blakus.

Salīdzināšanas tabula

Atšķirības - līdzības - Kinētiskās enerģijas un potenciālās enerģijas salīdzināšanas tabula

	Kinētiskā enerģija	Potenciālā enerģija
Definīcija	Ķermeņa vai sistēmas enerģija attiecībā uz ķermeņa vai sistēmā esošo daļiņu kustību.	Potenciālā enerģija ir objektā vai sistēmā uzkrātā enerģija tā stāvokļa vai konfigurācijas dēļ.
Attiecības ar vidi	Objekta kinētiskā enerģija ir saistīta ar citiem kustīgiem un nekustīgiem objektiem tā tiešajā vidē.	Potenciālā enerģija nav relatīva attiecībā pret objekta vidi.
Nodošana	Kinētisko enerģiju var pārnest no viena kustīga objekta uz otru, teiksim, sadursmēs.	Potenciālo enerģiju nevar nodot.
Piemēri	Plūstošs ūdens, piemēram, nokrītot no ūdenskrituma.	Ūdens ūdenskrituma augšpusē, pirms nokrišņiem.
SI mērvienība	Džole (J)	Džole (J)
Noteicošie faktori	Ātrums / ātrums un masa	Augstums vai attālums un masa

Saturs: Kinētiskā un potenciālā enerģija

• 1 Kinētiskās un potenciālās enerģijas savstarpēja konvertēšana
• 2 Etimoloģija
• 3 Kinētiskās enerģijas un potenciālās enerģijas veidi
• 4 lietojumprogrammas
• 5 atsauces

Kinētiskās un potenciālās enerģijas savstarpēja konvertēšana

Enerģijas saglabāšanas likums nosaka, ka enerģiju nevar iznīcināt, bet tikai no vienas formas uz otru var pārveidot. Ņemiet klasiska vienkāršas svārsta paraugu. Svārsta šūpošanās laikā piekaramais korpuss pārvietojas augstāk, un sava stāvokļa dēļ potenciālā enerģija palielinās un augšpusē sasniedz maksimumu. Kad svārs sāk svārstīties lejup, uzkrātā potenciālā enerģija tiek pārveidota par kinētisko enerģiju.

Kad atspere ir izstiepta uz vienu pusi, tā pieliek spēku uz otru pusi, lai tā varētu atgriezties sākotnējā stāvoklī. Šo spēku sauc par spēka atjaunošanu, kas darbojas, lai nogādātu objektus un sistēmas zemā enerģijas līmeņa stāvoklī. Atsperes izstiepšanai nepieciešamais spēks tiek saglabāts metālā kā potenciālā enerģija. Atbrīvojot atsperi, uzkrātā potenciālā enerģija atjaunojošā spēka dēļ tiek pārveidota par kinētisko enerģiju.

Kad jebkura masa tiek pacelta, zemes gravitācijas spēks (un šajā gadījumā atjaunojošais spēks) darbojas, lai to atkal nolaistu lejā. Masa pacelšanai nepieciešamā enerģija tās pozīcijas dēļ tiek uzkrāta kā potenciālā enerģija. Kad masa samazinās, uzkrātā potenciālā enerģija tiek pārveidota par kinētisko enerģiju.

Etimoloģija

Vārds "kinētiskais" ir atvasināts no grieķu vārda kinēze, kas nozīmē "kustība". Termini "kinētiskā enerģija" un "darbs", kā mūsdienās saprot un lieto, radās 19. gadsimtā. Jo īpaši tiek uzskatīts, ka "kinētisko enerģiju" ap 1850. gadu izgudroja Viljams Thomsons (lords Kelvins).

Terminu "potenciālā enerģija" izgudroja Skotijas fiziķis un inženieris Viljams Rankīns, kurš turpināja darbu dažādās zinātnēs, ieskaitot termodinamiku..

Kinētiskās enerģijas un potenciālās enerģijas veidi

Kinētisko enerģiju var iedalīt divos veidos, atkarībā no priekšmetu veida:

• Translācijas kinētiskā enerģija
• Rotācijas kinētiskā enerģija

Stingriem, ne rotējošiem ķermeņiem ir taisna kustība. Tādējādi translācijas kinētiskā enerģija ir kinētiskā enerģija, kurai pieder objekts, kas pārvietojas taisnā līnijā. Objekta kinētiskā enerģija ir saistīta ar tā impulsu (masas un ātruma reizinājums, p = mv, kur m ir masa un v ir ātrums). Kinētiskā enerģija ir saistīta ar impulsu, izmantojot sakarību E = p ^ 2 / 2m, un līdz ar to translācijas kinētiskā enerģija tiek aprēķināta kā E = ½ mv ^ 2. Stingriem ķermeņiem, kas griežas gar masas centru, ir rotācijas kinētiskā enerģija. Rotējoša ķermeņa rotācijas kinētiskā enerģija tiek aprēķināta kā kopējā dažādo kustīgo daļu kinētiskā enerģija. Ķermeņi miera stāvoklī ir arī kinētiskā enerģija. Tajā esošie atomi un molekulas atrodas pastāvīgā kustībā. Šāda ķermeņa kinētiskā enerģija ir tās temperatūras mērs.

Potenciālā enerģija tiek klasificēta atkarībā no piemērojamā atjaunošanas spēka.

• Gravitācijas potenciālā enerģija - objekta potenciālā enerģija, kas saistīta ar gravitācijas spēku. Piemēram, kad grāmatu novieto uz galda, enerģija, kas nepieciešama, lai grāmatu paceltu no grīdas, un enerģija, kurai šī grāmata ir pacelta dēļ uz galda, ir gravitācijas potenciālā enerģija. Šeit gravitācija ir atjaunojošais spēks.
• Elastīgā potenciālā enerģija - Enerģija, kas pieder elastīgam ķermenim, piemēram, lokam un katapultam, kad tas ir izstiepts un deformēts vienā virzienā, ir elastīgā potenciālā enerģija. Atjaunojošais spēks ir elastība, kas darbojas pretējā virzienā.
• Ķīmiskā potenciālā enerģija - enerģija, kas saistīta ar atomu un molekulu izvietojumu struktūrā, ir ķīmiskā potenciālā enerģija. Ķīmiskā enerģija, kurai viela pieder, ņemot vērā potenciālu, ka tai ir jāveic ķīmiskas izmaiņas, piedaloties ķīmiskajā reakcijā, ir vielas ķīmiskā potenciālā enerģija. Piemēram, izmantojot degvielu, degvielā uzkrātā ķīmiskā enerģija tiek pārveidota, lai iegūtu siltumu.
• Elektriskā potenciālā enerģija - enerģija, kas objektam piemīt tā elektriskā lādiņa dēļ, ir elektriskā potenciālā enerģija. Ir divi veidi - elektrostatiskā potenciāla enerģija un elektrodinamiskā potenciāla enerģija vai magnētiskā potenciāla enerģija.
• Kodolpotenciāla enerģija - potenciālā enerģija, kas atomu kodolā atrodas daļiņām (neitroniem, protoniem), ir kodola potenciālā enerģija. Piemēram, ūdeņraža saplūšana saulē pārvērš saules enerģijā uzkrāto potenciālo enerģiju gaismas enerģijā.

Lietojumprogrammas

• Amerikāņu kalniņi atrakciju parkā sākas ar kinētiskās enerģijas pārvēršanu gravitācijas potenciālajā enerģijā.
• Gravitācijas potenciālā enerģija notur planētas orbītā ap sauli.
• Šāviņus izmet trebulis, izmantojot potenciālo gravitācijas enerģiju.
• Kosmosa kuģos pacelšanai tiek izmantota ķīmiskā enerģija, pēc kuras kinētiskā enerģija tiek palielināta, lai sasniegtu orbītas ātrumu. Iegūtā kinētiskā enerģija paliek nemainīga, atrodoties orbītā.
• Kinētiskā enerģija, kas tiek dota, lai novirzītu bumbu biljarda spēlē, sadursmju laikā tiek pārnesta uz citām bumbiņām.

Atsauces

• Wikipedia: Kinētiskā enerģija
• Wikipedia: Potenciālā enerģija