Jaký je rozdíl mezi potenciální a kinetickou energií?
Rozdíl mezi potenciálem a kinetickou energií vše souvisí s velmi jednoduchou vlastností objektu. Pokud se objekt pohybuje, má kinetickou energii nebo je kinetická energie pohybovou energií. Potenciální energie je energie, která je uložena v předmětu a může být uvolněna za správných podmínek. Rozdíl mezi potenciálem a kinetickou energií tedy závisí na tom, zda se objekt pohybuje nebo ne.
Mnoho objektů má potenciální energii, kterou lze uvolnit mnoha různými způsoby. Paliva a potraviny obsahují potenciální energii, která se uvolňuje jako teplo nebo chemická energie. Prameny také obsahují potenciální energii. Když je uvolněna pružina, je potenciální energie uvolněna jako kinetická energie. Dalším příkladem potenciální energie je gravitační potenciální energie.
Gravitační potenciální energie je druh energie, kterou má objekt díky tomu, že je zvednut nad zemí. Množství gravitační potenciální energie, kterou má objekt, jak je zvednut, může být určeno měřením množství práce, kterou zabral, aby se tam dostal objekt, pomocí výšky, která byla zvýšena (h), jeho hmotnosti (m) a gravitačního tahu Země (g), což je 10 N / kg. Vzorec pro gravitační potenciální energii je GPE = mgh. Například hmotnost 50 kg, která se zvedne 5 m, bude mít GPE 50 x 5 x 10 nebo 2500 joul (J), jednotku pro energii.
Pokud by byla váha použitá v předchozím příkladu uvolněna, její gravitační potenciální energie by se změnila na kinetickou energii. Hmotnost začíná pouze energií gravitačního potenciálu, zatímco je držena nad zemí. Když se uvolní, začne se gravitačním tahem zrychlovat směrem k zemi. Stejně tak bude mít potenciální i kinetickou energii. Čím blíže se dostane k zemi, tím více jeho potenciální energie se převede na kinetickou energii, dokud se nedostane na zem a veškerá energie se nezmění na kinetickou energii.
To je zásada zachování energie ve fyzice. Zachování energie říká, že energie nemůže být zničena ani vytvořena a je to základní fyzikální zákon. Z výše uvedeného byla zpočátku energie gravitačního potenciálu přenesena z práce, aby se zvedla váha. Za druhé, kinetická energie byla přenesena z uložené gravitační potenciální energie zvednuté váhy. Jinými slovy, potenciál a kinetická energie jsou stejné.
Kinetická energie se počítá pomocí hmotnosti (m) objektu a jeho rychlosti (v) v následující rovnici - KE = ½ mv 2 (hmotnost x mocnina druhá mocniny dělená 2). Pomocí výše uvedeného příkladu již známe kinetickou energii hmotnosti, protože potenciál a kinetická energie jsou stejné. Hmotnost má kinetickou energii 2500 J těsně předtím, než dopadne na zem. Můžeme to použít k určení jeho rychlosti při dopadu na zem nebo její nárazové rychlosti. Přeskupením vzorce pro kinetickou energii dostaneme - v 2 = 2KE / m nebo v 2 = 2 x 2500/50 = 100, takže rychlost nárazu hmotnosti je 10 m / s (druhá odmocnina 100).