Kāda ir atšķirība starp potenciālo un kinētisko enerģiju?

Daudziem objektiem ir potenciālā enerģija, ko var atbrīvot dažādos veidos. Degviela un pārtika satur potenciālo enerģiju, kas izdalās attiecīgi siltuma vai ķīmiskās enerģijas veidā. Atsperes satur arī potenciālo enerģiju. Kad atspere tiek atbrīvota, potenciālā enerģija tiek atbrīvota kā kinētiskā enerģija. Vēl viens potenciālās enerģijas piemērs ir gravitācijas potenciālā enerģija.

Gravitācijas potenciālā enerģija ir enerģijas veids, kas objektam ir, jo tas tiek pacelts virs zemes. Objekta gravitācijas potenciālās enerģijas daudzumu, kad tas tiek pacelts, var noteikt, izmērot darba apjomu, kas bija nepieciešams, lai objektu tur nokļūtu, izmantojot augstumu, kurā tas tika pacelts (h), tā masu (m) un objekta gravitācijas spēku. zeme (g), kas ir 10 N/kg. Gravitācijas potenciālās enerģijas formula ir GPE = mgh. Piemēram, 50 kg smagam svaram, kas tiek pacelts 5 m, GPE būtu 50 x 5 x 10 jeb 2500 džouli (J), enerģijas vienība.

Ja iepriekšējā piemērā izmantotais svars tiktu atbrīvots, tā gravitācijas potenciālā enerģija mainītos kinētiskā enerģijā. Svars sākas tikai ar gravitācijas potenciālo enerģiju, kamēr tas tiek turēts virs zemes. Kad tas tiek atbrīvots, tas gravitācijas spēka dēļ sāk paātrināties virzienā uz zemi. Kā tas notiek, tam būs gan potenciālā, gan kinētiskā enerģija. Jo tuvāk tas nonāk zemei, jo vairāk tās potenciālās enerģijas tiek pārnesta uz kinētisko enerģiju, līdz tā gatavojas atsist pret zemi un visa enerģija ir pārvērtusies kinētiskā enerģijā.

Šis ir enerģijas saglabāšanas princips fizikā. Enerģijas saglabāšana nosaka, ka enerģiju nevar ne iznīcināt, ne radīt, un tas ir fizikas pamatlikums. Sākotnēji no augšas gravitācijas potenciālā enerģija tika pārnesta no darba, lai paceltu svaru. Otrkārt, kinētiskā enerģija tika pārnesta no paceltā svara uzkrātās gravitācijas potenciālās enerģijas. Citiem vārdiem sakot, potenciālā un kinētiskā enerģija ir vienāda.

Kinētiskā enerģija tiek aprēķināta, izmantojot objekta masu (m) un tā ātrumu (v) sekojošā vienādojumā – KE = ½ mv2 (masa x ātrums kvadrātā dalīts ar 2). Izmantojot mūsu iepriekš minēto piemēru, mēs jau zinām svara kinētisko enerģiju, jo potenciālā un kinētiskā enerģija ir vienāda. Svara kinētiskā enerģija ir 2500 J tieši pirms tā atsitīšanās pret zemi. Mēs varam to izmantot, lai noteiktu tā ātrumu, kad tas atsitas pret zemi, vai trieciena ātrumu. Pārkārtojot kinētiskās enerģijas formulu, iegūstam – v2 = 2KE/m vai v2 = 2 x 2500 / 50 = 100, tātad atsvara trieciena ātrums ir 10 m/s (kvadrātsakne no 100).