Warunkiem uruchomienia każdego ciała jest warunek wstępny praca praca. Jednocześnie, aby wykonać tę pracę, konieczne jest wydatkowanie energii.
Energia charakteryzuje ciało pod względem zdolności do pracy. Jednostką energii jest Dżul, w skrócie [J].
Całkowita energia dowolnego układu mechanicznego jest równoważna całkowitej wartości energii potencjalnej i kinetycznej. Dlatego zwyczajowo rozróżnia się energię potencjalną i kinetyczną jako odmiany energii mechanicznej.
Jeśli mówimy o układach biomechanicznych, wówczas całkowita energia takich układów dodatkowo składa się z ciepła i energii procesów metabolicznych.
W izolowanych układach ciał, kiedy działa na nich tylko grawitacja i elastyczność, całkowita energia pozostaje niezmieniona. To stwierdzenie jest prawem zachowania energii..
Jaki jest jeden i drugi rodzaj energii mechanicznej?
O energii potencjalnej
Energia potencjalna to energia określona przez wzajemne położenie ciał lub ich wzajemne oddziaływanie. Innymi słowy, energia ta jest określona odległość między ciałami.
Na przykład, gdy ciało upada i wprawia w ruch otaczające je ciała na ścieżce upadku, grawitacja działa pozytywnie. I odwrotnie, w przypadku podnoszenia ciała możemy mówić o wytwarzaniu negatywnej pracy.
Wzór na energię potencjalną
Dlatego każde ciało, gdy znajduje się w pewnej odległości od powierzchni ziemi, ma energię potencjalną. Im większy wzrost i waga, tym większe znaczenie pracy wykonywanej przez ciało. Jednocześnie w pierwszym przykładzie, gdy ciało upada, energia potencjalna będzie ujemna, a kiedy zostanie podniesiona, energia potencjalna będzie dodatnia.
Wyjaśnia to równość wartości siły grawitacji, ale odwrotnie - znak zmiany energii potencjalnej.
Przykładem wystąpienia energii oddziaływania jest obiekt podlegający deformacji sprężystej - ściśnięta sprężyna: po wyprostowaniu zadziała siła elastyczności. Mówimy tutaj o zakończeniu pracy ze względu na zmianę położenia elementów ciała względem siebie pod wpływem sprężystego odkształcenia.
Podsumowując informacje, zauważamy, że absolutnie każdy obiekt poddany grawitacji lub sile sprężystej będzie miał energię różnicy potencjałów.
O energii kinetycznej
Kinetyczna to energia, którą ciała zaczynają posiadać w wyniku proces ruchu. Na tej podstawie energia kinetyczna ciał w spoczynku jest równa zero.
Wzór na energię kinetyczną
Wielkość tej energii jest równa wielkości pracy, którą należy wykonać, aby wyprowadzić ciało ze stanu spoczynku i w ten sposób spowodować jego ruch. Innymi słowy, energię kinetyczną można wyrazić jako różnicę między energią całkowitą a energią spoczynkową.Praca ruchu translacyjnego wytwarzanego przez poruszające się ciało zależy bezpośrednio od kwadratu masy i prędkości. Praca ruchu obrotowego zależy od momentu bezwładności i kwadratu prędkości kątowej.
Całkowita energia poruszających się ciał obejmuje oba rodzaje wykonanej pracy, jest ona określana zgodnie z następującym wyrażeniem: Główne cechy energii kinetycznej:
- Addytywność - definiuje energię kinetyczną jako energię układu, składającą się z zestawu punktów materialnych i równą całkowitej energii kinetycznej każdego punktu tego układu;
- Niezmiennośćwzględem obrotu układu odniesienia - energia kinetyczna jest niezależna od położenia i kierunku prędkości punktu;
- Zapisywanie - charakterystyka wskazuje, że energia kinetyczna układów pozostaje niezmieniona w żadnych interakcjach, w przypadkach, gdy zmienia się tylko charakterystyka mechaniczna.
Przykłady ciał o energii potencjalnej i kinetycznej
Wszystkie obiekty podniesione i umiejscowione w pewnej odległości od powierzchni ziemi w stanie stacjonarnym mogą posiadać energię potencjalną. Na przykład to płyta betonowa podnoszona dźwigiem, która jest nieruchoma, napięta sprężyna.
Energia kinetyczna ma poruszające się pojazdy, a także ogólnie każdy toczący się obiekt.
Jednocześnie w naturze, kwestiach domowych i technologii energia potencjalna może przekształcić się w energię kinetyczną, a kinetyka z kolei odwrotnie - w energię potencjalną.
Ball, który jest wyrzucany z pewnego punktu na wysokość: w najwyższej pozycji energia potencjalna piłki jest maksymalna, a wartość energii kinetycznej wynosi zero, ponieważ kula nie porusza się i pozostaje w spoczynku. Wraz ze spadkiem wysokości energia potencjalna odpowiednio maleje. Gdy piłka dotrze do powierzchni ziemi, potoczy się; energia kinetyczna obecnie rośnie, a potencjał wyniesie zero.
Niektóre ciała mogą jednocześnie posiadać oba rodzaje energii mechanicznej. Jako przykład podajemy wodę, która spada z tamy, wahadła, latające strzały.
Wniosek - jaka jest różnica między energią kinetyczną a potencjałem?
Podsumowując, zauważamy, że oba rodzaje energii mechanicznej. Ich główna różnica: energia potencjalna to energia oddziaływujących ciał znajdujących się w pewnej odległości, a energia kinetyczna reprezentuje energię ruchu tych ciał.
