Потенциальная энергия простое определение. Чем отличается кинетическая энергия от потенциальной

Пояснение, чем кинетическая энергия отличается от потенциальной

Любое тело на Земле, имеющее вес, обладает энергией. Предмет располагает ею не только при наличии скорости движения, но и при ее отсутствии. Как это получается, в чем кинетическая энергия отличается от потенциальной, что они из себя представляют и есть ли связь между ними?

Физические тела на нашей планете пребывают в двух состояниях: покоя и движения. Каждое из этих положений характеризуется противоположными видами механической энергии: в первом случае – потенциальной, во втором случае – кинетической. Ее расход необходим при совершении работы по перемещению объекта в пространстве. В международной системе СИ единицей измерения признан Джоуль, сокращенно Дж.

Состояние покоя

Для понимания, чем кинетическая энергия отличается от потенциальной, определимся с сущностью каждой из них. Потенциальная энергия определяется расположением тел и его составляющих относительно друг друга. Она проявляется при влиянии силы тяжести или упругости на какое-либо физическое тело. В формуле выражается так:

Кинетическая энергия увеличивается с ростом веса тела и высоты предмета относительно наблюдаемой системы отсчета, которой чаще всего выступает Земля.

При нахождении тела над землей потенциальная энергия будет положительной (при отрицательной работе силы тяжести), а при падении тела — отрицательной (при отрицательной работе силы тяжести). В горизонтальном направлении она наблюдается при рассмотрении силы упругости, появляющейся при распрямлении пружины. Примерами тел, обладающих ею, являются любые поднятые над землей объекты: яблоко, мяч, бетонная плита. По значению равна силе тяжести или упругости с противоположным знаком.

Состояние движения

Для детального пояснения, чем потенциальная энергия отличается от кинетической, обозначим природу тел в состоянии движения. Кинетическая энергия появляется у физического тела в результате движения. При поступательном движении формула ее нахождения выглядит так:

Это свидетельствует о присутствии зависимости от скорости движения и массы тела. При скорости, равной 0 (что соответствует состоянию покоя), ее значение будет составлять 0. Она тождественно равна работе, совершаемой при движении тела.

Помимо поступательного движения, существует вращательный тип передвижения, при котором работа определяется моментом инерции и угловой скоростью.

Объект может обладать кинетической энергией при пребывании на Земле в положении покоя, если в качестве системы отсчета взят другой объект Солнечной системы вместо Земли (Луна, Солнце).

Читать еще:  Путятин даниил петрович департамент мелиорации. Даниил путятин ознакомился с реконструкцией ключевых объектов мелиорации кубани. Генеральный директор ооо розойл" — путятин даниил петрович"

Примерами тел с кинетической энергией являются перемещающиеся транспортные средства, любое катящееся физическое тело.

Одновременное сосуществование двух сил

Значения кинетической и потенциальной энергии для некоторых тел одновременно могут быть ненулевыми.

В целом можно проследить переход из одной в другую и наоборот. Например, мальчик отпускает мяч сверху вниз. В момент покоя над землей в руках мальчика кинетическая энергия равняется 0, а потенциальная энергия имеет максимальное значение по модулю, так как движение полностью отсутствует. При падении в самой нижней точке около земли, перед ударом, их значения поменяются на противоположные.

Летающие стрелы, маятники, падающая с плотины вода выступают наглядными примерами сосуществования двух сил.

Ключевое отличие между силами покоя и движения

Между определениями кинетической и потенциальной энергии существует разница, и она заключается в сущности самих разновидностей механических сил. Потенциальная энергия характеризует нереализованную сторону предмета в состоянии покоя, а кинетическая энергия описывает предмет в состоянии движения.

Согласно закону сохранения энергии, эти две силы, характеризующие состояние физического предмета, никуда не исчезают, а попеременно переходят из одной в другую. Это и является объяснением того, чем кинетическая энергия отличается от потенциальной.

Различия между кинетической энергией и потенциальной энергией 2019

Кинетическая энергия против потенциальной энергии

Во время вашего физического класса ваш учитель уже познакомил вас с различиями между кинетической энергией и потенциальной энергией. На этот раз перейдем к рассмотрению того, какие кинетические и потенциальные энергии все проще. Когда есть движение или движение, есть кинетическая энергия. Другими словами, кинетическая энергия — это энергия движения. Если у вас есть движущийся объект, энергия, которой он обладает, — это кинетическая энергия. Помните формулу ½ mv2? Это формула для кинетической энергии. В вашем физическом классе он определяется как работа, необходимая для ускорения тела данной массы от покоя до заданной скорости. Когда движущийся объект попадает на что-то, можно сделать работу.

Слово «кинетическое» происходит от греческого слова «кинетики», что означает «движение». Готфрид Лейбниц и Иоганн Бернулли разработали ½ мв2. Как они сказали, кинетическая энергия — это живая сила. Но первым, кто назвал «кинетическую энергию», был Уильям Томсон позже лорд Кельвин.

В нашей повседневной жизни мы всегда видим применение кинетической энергии. Если вы учитесь в школе и видите, что ваш учитель пишет на доске, есть кинетическая энергия. Простое движение ее рук также является кинетической энергией. Если ваш карандаш падает, и вы его подбираете, вы проявляете кинетическую энергию. Если вы играете в баскетбол с друзьями, вы обладаете кинетической энергией.

С другой стороны, потенциальная энергия — это покоящаяся энергия. Во время вашего физического класса потенциальная энергия определяется как энергия объекта или системы из-за положения тела или расположения частиц системы. Все имеет способность выполнять работу, но несколько объектов находятся в состоянии покоя. При срабатывании эти объекты могут работать. Еще в XIX веке термин «потенциальная энергия» был придуман Уильямом Рэнкином, физиком и шотландским инженером. В своей концепции потенциальной энергии он показал записи, которые связывают его с первоначальной концепцией потенциальности греческого философа Аристотеля.

Читать еще:  Пасха в англии кратко на английском языке. Как в англии отмечают пасху

Чтобы сделать это более понятным для вас, вот несколько примеров потенциальной энергии, применяемой в нашей повседневной жизни. Если вы просто стоите рядом с дорогой, вы проявляете потенциальную энергию. Другим примером этого является сэндвич поверх вашего обеденного стола. Он не двигается, но когда ваша кошка толкает его, чтобы упасть со стола, этот падающий сэндвич проявит кинетическую энергию. Другим хорошим примером потенциальной энергии является вода на закрытой дамбе. Вода просто остается в глубине плотины. Но когда власти освободят воду от плотины, она проявит кинетическую энергию.

Понимаете, физика не должна быть такой сложной. Если вы понимаете кинетическую энергию и потенциальную энергию, вы можете определить, какая энергия обладает этим объектом. Если объект находится в движении, это кинетическая энергия. Если объект находится в покое, это потенциальная энергия.

Эта статья призвана различать кинетическую энергию и потенциальную энергию. В вашей следующей поп-викторине мы надеемся, что вы сможете определить, что есть.

  1. Кинетическая энергия — энергия в движении, а потенциальная энергия — покоящаяся энергия.
  2. Термин «кинетическая энергия» был придуман Уильямом Томсоном, а «потенциальная энергия» была придумана Уильямом Рэнкином.
  3. Примерами кинетической энергии являются: учитель, пишущий на доске, собирающий карандаш, играющий в баскетбол. Примерами потенциальной энергии являются: стоячие, бутерброд на столе, вода на закрытой плотине.
  4. Когда к неподвижному объекту приложено достаточное количество энергии, его потенциальная энергия затем будет преобразована в кинетическую.

Потенциальная энергия

Потенциальную энергию называют энергией взаимодействия физических тел или их частей между собой. Она определяется их взаимным расположением, то есть, расстоянием между ними, и равна работе, которую нужно совершить, чтобы переместить тело из точки отсчёта в другую точку в поле действия консервативных сил.

Потенциальную энергию имеет любое неподвижное физическое тело, поднятое на какую-то высоту, так как на него действует сила тяжести, являющаяся консервативной силой. Такой энергией обладает вода на краю водопада, санки на вершине горы.

Откуда же эта энергия появилась? Пока физическое тело поднимали на высоту, совершили работу и затратили энергию. Вот эта энергия и запаслась в поднятом теле. И теперь эта энергия готова для совершения работы.

Величина потенциальной энергии тела определяется высотой, на которой находится тело относительно какого-то начального уровня. За точку отсчёту мы можем принять любую выбранную нами точку.

Читать еще:  Личная жизнь и биография Познера. Журналист и телеведущий Познер Владимир Владимирович. Владимир Познер: “Смысл жизни Маршака был в литературной деятельности”

Если рассматривать положение тела относительно Земли, то потенциальная энергия тела на поверхности Земли равна нулю. А на высоте h она вычисляется по формуле:

где m – масса тела

ɡ — ускорение свободного падения

h – высота центра масс тела относительно Земли

ɡ = 9,8 м/с 2

При падении тела c высоты h1 до высоты h2 сила тяжести совершает работу. Эта работа равна изменению потенциальной энергии и имеет отрицательное значение, так как величина потенциальной энергии при падении тела уменьшается.

где Eп1 – потенциальная энергия тела на высоте h1,

Eп2 — потенциальная энергия тела на высоте h2.

Если же тело поднимают на какую-то высоту, то совершают работу против сил тяжести. В этом случае она имеет положительное значение. А величина потенциальной энергии тела увеличивается.

Потенциальной энергией обладает и упруго деформированное тело (сжатая или растянутая пружина). Её величина зависит от жёсткости пружины и от того, на какую длину её сжали или растянули, и определяется по формуле:

где k – коэффициент жёсткости,

∆x – удлинение или сжатие тела.

Потенциальная энергии пружины может совершать работу.

Кинетическая энергия

В переводе с греческого «кинема» означает «движение». Энергия, которой физическое тело получает вследствие своего движения, называется кинетической. Её величина зависит от скорости движения.

Катящийся по полю футбольный мяч, скатившиеся с горы и продолжающие двигаться санки, выпущенная из лука стрела – все они обладают кинетической энергией.

Если тело находится в состоянии покоя, его кинетическая энергия равна нулю. Как только на тело подействует сила или несколько сил, оно начнёт двигаться. А раз тело движется, то действующая на него сила совершает работу. Работа силы, под воздействием которой тело из состояния покоя перейдёт в движение и изменит свою скорость от нуля до ν, называется кинетической энергией тела массой m.

Если же в начальный момент времени тело уже находилось в движении, и его скорость имела значение ν1, а в конечный момент она равнялась ν2, то работа, совершённая силой или силами, действующими на тело, будет равна приращению кинетической энергии тела.

Если направление силы совпадает с направлением движения, то совершается положительная работа, и кинетическая энергия тела возрастает. А если сила направлена в сторону, противоположную направлению движения, то совершается отрицательная работа, и тело отдаёт кинетическую энергию.

149.154.154.61 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Источники:

http://www.syl.ru/article/443688/poyasnenie-chem-kineticheskaya-energiya-otlichaetsya-ot-potentsialnoy
http://ru.esdifferent.com/differences-between-kinetic-energy-and-potential-energy
http://studopedia.ru/19_239295_potentsialnaya-energiya.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector