Was ist der Unterschied zwischen Potenzial und kinetischer Energie?
Der Unterschied zwischen potentieller und kinetischer Energie beruht auf einer sehr einfachen Eigenschaft des Objekts. Wenn sich ein Objekt bewegt, hat es kinetische Energie, oder kinetische Energie ist die Bewegungsenergie. Potenzielle Energie ist Energie, die in einem Objekt gespeichert ist und unter den richtigen Bedingungen freigesetzt werden kann. Daher hängt der Unterschied zwischen potentieller und kinetischer Energie davon ab, ob sich ein Objekt bewegt oder nicht.
Viele Objekte haben potentielle Energie, die auf viele verschiedene Arten freigesetzt werden kann. Brennstoffe und Lebensmittel enthalten potentielle Energie, die als Wärme bzw. chemische Energie freigesetzt wird. Federn enthalten auch potentielle Energie. Wenn eine Feder freigegeben wird, wird die potentielle Energie als kinetische Energie freigegeben. Ein weiteres Beispiel für potentielle Energie ist die potentielle Gravitationsenergie.
Die potentielle Energie der Gravitation ist eine Art von Energie, die ein Objekt hat, weil es sich über dem Boden befindet. Die Menge an potentieller Gravitationsenergie, die das Objekt beim Anheben hat, kann bestimmt werden, indem die Menge an Arbeit gemessen wird, die erforderlich ist, um das Objekt dorthin zu bringen, wobei die Höhe, in der es angehoben wurde (h), seine Masse (m) und die Gravitationskraft des Objekts verwendet werden Erde (g), die 10 N / kg ist. Die Formel für die potentielle Gravitationsenergie lautet GPE = mgh. Zum Beispiel würde ein 50 kg Gewicht, das 5 m angehoben wird, eine GPE von 50 × 5 × 10 oder 2500 Joule (J), die Einheit für Energie, haben.
Wenn das im vorherigen Beispiel verwendete Gewicht freigegeben würde, würde sich seine potentielle Gravitationsenergie in kinetische Energie umwandeln. Das Gewicht beginnt nur mit der potentiellen Energie der Schwerkraft, während es über dem Boden gehalten wird. Wenn es losgelassen wird, beginnt es sich aufgrund der Schwerkraft in Richtung Boden zu beschleunigen. Dabei wird es sowohl potentielle als auch kinetische Energie haben. Je näher es dem Boden kommt, desto mehr potenzielle Energie wird in kinetische Energie umgewandelt, bis es auf den Boden trifft und die gesamte Energie in kinetische Energie umgewandelt wurde.
Dies ist das Prinzip der Energieeinsparung in der Physik. Energieerhaltung besagt, dass Energie weder zerstört noch erzeugt werden kann und es sich um ein physikalisches Grundgesetz handelt. Von oben wurde zunächst das Gravitationspotential von der Arbeit übertragen, um das Gewicht zu heben. Zweitens wurde die kinetische Energie von der gespeicherten potentiellen Gravitationsenergie des angehobenen Gewichts übertragen. Mit anderen Worten, das Potenzial und die kinetische Energie sind gleich.
Die kinetische Energie wird unter Verwendung der Masse (m) eines Objekts und seiner Geschwindigkeit (v) in der folgenden Gleichung berechnet - KE = ½ mv 2 (Masse x Geschwindigkeit im Quadrat geteilt durch 2). Anhand unseres obigen Beispiels kennen wir bereits die kinetische Energie des Gewichts, da Potenzial und kinetische Energie gleich sind. Das Gewicht hat eine kinetische Energie von 2500 J, kurz bevor es auf dem Boden aufschlägt. Wir können dies verwenden, um seine Geschwindigkeit beim Auftreffen auf den Boden oder seine Aufprallgeschwindigkeit zu bestimmen. Durch Umstellen der Formel für kinetische Energie erhalten wir - v 2 = 2KE / m oder v 2 = 2 x 2500/50 = 100, sodass die Aufprallgeschwindigkeit des Gewichts 10 m / s beträgt (Quadratwurzel von 100).