Jaka jest różnica między energią potencjalną a kinetyczną?
Różnica między energią potencjalną a kinetyczną sprowadza się do bardzo prostej właściwości obiektu. Jeśli obiekt się porusza, wówczas ma energię kinetyczną lub energia kinetyczna jest energią ruchu. Energia potencjalna to energia przechowywana w obiekcie, która może zostać uwolniona w odpowiednich warunkach. Dlatego różnica między energią potencjalną a kinetyczną sprowadza się do tego, czy obiekt się porusza, czy nie.
Wiele obiektów ma energię potencjalną, którą można uwolnić na wiele różnych sposobów. Paliwa i żywność zawierają energię potencjalną, która jest uwalniana odpowiednio jako ciepło lub energia chemiczna. Sprężyny zawierają również energię potencjalną. Po zwolnieniu sprężyny energia potencjalna zostaje uwolniona jako energia kinetyczna. Innym przykładem energii potencjalnej jest grawitacyjna energia potencjalna.
Energia potencjalna grawitacji jest rodzajem energii, jaką posiada obiekt, ponieważ unosi się nad ziemią. Ilość energii potencjalnej grawitacji, jaką ma obiekt podczas podnoszenia, można określić, mierząc ilość pracy, jaką trzeba było dostać się tam, używając wysokości, na której został podniesiony (h), jego masy (m) i siły grawitacji ziemia (g), która wynosi 10 N / kg. Wzór na grawitacyjną energię potencjalną to GPE = mgh. Na przykład ciężar 50 kg, który zostanie podniesiony o 5 m, miałby GPE 50 x 5 x 10 lub 2500 dżuli (J), jednostkę energii.
Gdyby uwolnić ciężar zastosowany w poprzednim przykładzie, jego potencjalna energia grawitacyjna zmieniłaby się w energię kinetyczną. Ciężar zaczyna się od grawitacyjnej energii potencjalnej, gdy jest on utrzymywany nad ziemią. Po zwolnieniu zaczyna przyspieszać w kierunku ziemi z powodu przyciągania grawitacyjnego. W tym przypadku będzie miał zarówno energię potencjalną, jak i kinetyczną. Im bardziej zbliża się do ziemi, tym więcej jego energii potencjalnej jest przenoszonej na energię kinetyczną, dopóki nie uderzy o ziemię, a cała energia zamieni się w energię kinetyczną.
Jest to zasada zachowania energii w fizyce. Zachowanie energii stwierdza, że energii nie można ani zniszczyć, ani stworzyć i jest to fundamentalne prawo fizyki. Z góry początkowo energia grawitacyjna była przenoszona z pracy w celu podniesienia ciężaru. Po drugie, energia kinetyczna została przeniesiona z magazynowanej energii potencjalnej grawitacji podniesionego ciężaru. Innymi słowy, potencjał i energia kinetyczna są takie same.
Energia kinetyczna jest obliczana na podstawie masy (m) obiektu i jego prędkości (v) w następującym równaniu - KE = ½ mv 2 (masa x prędkość podzielona przez kwadrat podzielona przez 2). Korzystając z powyższego przykładu, znamy już energię kinetyczną ciężaru, ponieważ potencjał i energia kinetyczna są takie same. Ciężar ma energię kinetyczną 2500 J tuż przed uderzeniem o ziemię. Możemy to wykorzystać do określenia prędkości uderzenia w ziemię lub prędkości uderzenia. Zmieniając wzór na energię kinetyczną, otrzymujemy - v 2 = 2KE / m lub v 2 = 2 x 2500/50 = 100, więc prędkość uderzenia ciężaru wynosi 10 m / s (pierwiastek kwadratowy z 100).