Kinetická a potenciálna energia

Kinetická energia je energia, ktorú telo vlastní na základe svojho pohyb. Potenciálna energia je energia, ktorú telo vďaka svojej telesnej energii vlastní pozície alebo štát. Kinetická energia objektu je relatívne k stavu iných objektov v jeho prostredí, avšak potenciálna energia je úplne nezávislá od svojho prostredia. Zrýchlenie objektu teda nie je zrejmé pri pohybe jedného objektu, kde sa pohybujú aj iné objekty v rovnakom prostredí. Napríklad guľka bičujúca okolo osoby, ktorá stojí, má kinetickú energiu, ale guľka nemá kinetickú energiu vzhľadom na vlak pohybujúci sa vedľa.

Porovnávacia tabuľka

Rozdiely - podobnosti - Porovnávacia tabuľka kinetickej energie verzus potenciálna energia

	Kinetická energia	Potenciálna energia
definícia	Energia tela alebo systému vzhľadom na pohyb tela alebo častíc v systéme.	Potenciálna energia je uložená energia v objekte alebo systéme z dôvodu jej polohy alebo konfigurácie.
Vzťah k životnému prostrediu	Kinetická energia objektu je relatívna k iným pohybujúcim sa a pevným objektom v jeho bezprostrednom okolí.	Potenciálna energia nesúvisí s prostredím objektu.
prenosnosť	Kinetická energia sa môže prenášať z jedného pohybujúceho sa objektu na druhý, napríklad pri zrážkach.	Potenciálnu energiu nie je možné preniesť.
Príklady	Tečúca voda, napríklad keď padá z vodopádu.	Voda na vrchole vodopádu pred zrážkou.
Jednotka SI	Joule (J)	Joule (J)
Určujúce faktory	Rýchlosť / rýchlosť a hmotnosť	Výška alebo vzdialenosť a hmotnosť

Obsah: Kinetická a potenciálna energia

• 1 Interkonverzia kinetickej a potenciálnej energie
• 2 Etymológia
• 3 typy kinetickej energie a potenciálnej energie
• 4 Aplikácie
• 5 Referencie

Vzájomná premena kinetickej a potenciálnej energie

Zákon o ochrane energie uvádza, že energiu nemožno zničiť, ale je možné ju transformovať iba z jednej formy do druhej. Vezmite klasický príklad jednoduchého kyvadla. Keď sa kyvadlo otočí, zavesené telo sa pohybuje vyššie a vďaka svojej polohe sa potenciálna energia zvyšuje a dosahuje maximum na vrchole. Keď kyvadlo začína klesať, uložená potenciálna energia sa premení na kinetickú energiu.

Ak je pružina natiahnutá na jednu stranu, pôsobí silou na druhú stranu, aby sa mohla vrátiť do pôvodného stavu. Táto sila sa nazýva obnovovacia sila a pôsobí tak, že privádza objekty a systémy do polohy s nízkou úrovňou energie. Sila potrebná na napínanie pružiny je uložená v kovu ako potenciálna energia. Po uvoľnení pružiny sa akumulovaná potenciálna energia pomocou obnovovacej sily premení na kinetickú energiu.

Keď je akákoľvek hmota zdvihnutá, gravitačná sila Zeme (a obnovovacia sila v tomto prípade) pôsobí tak, že ju privedie späť. Energia potrebná na zdvihnutie hmoty sa kvôli svojej polohe ukladá ako potenciálna energia. Pri poklese hmotnosti sa akumulovaná potenciálna energia premení na kinetickú energiu.

etymológia

Slovo „kinetický“ je odvodené z gréckeho slova Kinesis, čo znamená „pohyb“. Výrazy „kinetická energia“ a „práca“, tak ako sa dnes chápu a používajú, pochádzajú z 19. storočia. Najmä „kinetická energia“ bola pravdepodobne vytvorená Williamom Thomsonom (lord Kelvin) okolo roku 1850.

Termín „potenciálna energia“ bol vytvorený Williamom Rankinom, škótskym fyzikom a inžinierom, ktorý sa venoval rôznym vedám vrátane termodynamiky..

Druhy kinetickej energie a potenciálnej energie

Kinetickú energiu je možné rozdeliť do dvoch typov v závislosti od typu objektov:

• Translačná kinetická energia
• Rotačná kinetická energia

Pevné nerotačné telesá majú priamočiary pohyb. Translačná kinetická energia je teda kinetická energia, ktorú má objekt pohybujúci sa po priamke. Kinetická energia objektu súvisí s jeho hybnosťou (súčin hmotnosti a rýchlosti, p = mv, kde m je hmotnosť a v je rýchlosť). Kinetická energia súvisí s hybnosťou prostredníctvom vzťahu E = p ^ 2 / 2m, a preto sa translačná kinetická energia počíta ako E = ½ mv ^ 2. Pevné telieska, ktoré rotujú pozdĺž ťažiska, majú rotačnú kinetickú energiu. Rotačná kinetická energia rotujúceho telesa sa vypočíta ako celková kinetická energia rôznych pohyblivých častí. Telá v pokoji majú tiež kinetickú energiu. Atómy a molekuly v ňom sú v neustálom pohybe. Kinetická energia takéhoto telesa je mierou jeho teploty.

Potenciálna energia sa klasifikuje v závislosti od použiteľnej vratnej sily.

• Gravitačný potenciál energie - potenciálna energia objektu, ktorá je spojená s gravitačnou silou. Napríklad, keď je kniha umiestnená na vrch stola, energia potrebná na zdvihnutie knihy z podlahy a energia, ktorú má kniha vďaka svojej zvýšenej polohe na stole, je energia gravitačného potenciálu. Tu je obnovovacia sila gravitácia.
• Elastická potenciálna energia - energia, ktorú má elastické telo, ako je luk a katapult, keď je natiahnutá a zdeformovaná v jednom smere, je elastická potenciálna energia. Obnovovacia sila je elasticita, ktorá pôsobí opačným smerom.
• Energia chemického potenciálu - energia súvisiaca s usporiadaním atómov a molekúl v štruktúre je energia chemického potenciálu. Chemická energia obsiahnutá v látke z dôvodu jej potenciálu, ktorý musí podstúpiť chemickú zmenu účasťou na chemickej reakcii, je energia chemického potenciálu látky. Napríklad pri použití paliva sa chemická energia uložená v palive premení na teplo.
• Elektrická potenciálna energia - energia, ktorú má objekt na základe svojho elektrického náboja, je energia elektrického potenciálu. Existujú dva typy - energia elektrostatického potenciálu a energia elektrodynamického potenciálu alebo energia magnetického potenciálu.
• Jadrová potenciálna energia - potenciálna energia, ktorú majú častice (neutróny, protóny) vo vnútri atómového jadra, je jadrová potenciálna energia. Napríklad vodíková fúzia na slnku premieňa potenciálnu energiu uloženú v slnečnej hmote na svetelnú energiu.

aplikácia

• Horská dráha v zábavnom parku začína premenou kinetickej energie na energiu gravitačného potenciálu.
• Gravitačná potenciálna energia udržuje planéty na obežnej dráhe okolo Slnka.
• Projektily sú hozené trebuchetom využívajúcim energiu gravitačného potenciálu.
• V kozmických lodiach sa používa chemická energia na vzlet, po ktorom sa kinetická energia zvýši na dosiahnutie orbitálnej rýchlosti. Získaná kinetická energia zostáva na obežnej dráhe konštantná.
• Kinetická energia, ktorá sa dáva gule v hre biliardu, sa prostredníctvom zrážok prenáša na iné gule.

Referencie

• Wikipedia: Kinetická energia
• Wikipedia: Potenciálna energia