За да приведете всяко тяло в движение, предпоставка е работа работа. В същото време, за да се извърши тази работа, е необходимо да се изразходва малко енергия.
Енергията характеризира тялото по отношение на способността да върши работа. Единицата енергия е джаул, съкратено [J].
Общата енергия на всяка механична система е еквивалентна на общата стойност на потенциалната и кинетичната енергия. Затова е обичайно да се разграничават потенциалната и кинетичната енергия като разновидности на механичната енергия.
Ако говорим за биомеханични системи, тогава общата енергия на такива системи се състои допълнително от топлина и енергия на метаболитните процеси.
В изолирани системи от тела, когато върху тях действат само гравитацията и еластичността, общата енергия е непроменена. Това твърдение е законът за запазване на енергията..
Какъв е единият и другият вид механична енергия?
Относно потенциалната енергия
Потенциалната енергия е енергията, определена от взаимното положение на телата или компонентите на тези тела, взаимодействащи помежду си. С други думи, тази енергия се определя разстояние между телата.
Например, когато едно тяло пада и движи околните тела по път на падане, гравитацията върши положителна работа. И, обратно, в случай на повдигане на тялото нагоре, можем да говорим за производството на отрицателна работа.
Формула за потенциална енергия
Следователно всяко тяло, когато е разположено на определено разстояние от земната повърхност, има потенциална енергия. Колкото по-големи са височината и теглото, толкова по-голямо е значението на работата, извършена от тялото. В същото време, в първия пример, когато тялото падне, потенциалната енергия ще бъде отрицателна, а когато се повиши, потенциалната енергия е положителна.
Това се обяснява с равенството на работата на гравитацията по стойност, но обратното в знак на промяната на потенциалната енергия.
Пример за възникване на енергията на взаимодействие е обект, подложен на еластична деформация - компресирана пружина: когато се изправи, ще работи силата на еластичността. Тук говорим за завършването на работата поради промяна в местоположението на компонентите на тялото спрямо една друга под еластична деформация.
Обобщавайки информацията, отбелязваме, че абсолютно всеки обект, засегнат от гравитацията или еластичната сила, ще има енергията на потенциалната разлика.
Относно кинетичната енергия
Кинетичната е енергията, която телата започват да притежават в резултат на процес на движение. Въз основа на това кинетичната енергия на телата в покой е равна на нула.
Формула за кинетична енергия
Големината на тази енергия е еквивалентна на величината на работата, която трябва да се извърши, за да се изведе тялото от състояние на покой и да го направи, следователно, да се движи. С други думи, кинетичната енергия може да бъде изразена като разликата между общата енергия и енергията в покой.Работата на поступателното движение, което движещото се тяло произвежда директно, зависи от масата и скоростта на квадрат. Работата на въртеливото движение зависи от инерционния момент и квадрата на ъгловата скорост.
Общата енергия на движещите се тела включва и двата вида извършена работа, тя се определя според следния израз:. Основните характеристики на кинетичната енергия:
- адитивност - определя кинетичната енергия като енергия на система, състояща се от набор от материални точки и равна на общата кинетична енергия на всяка точка от тази система;
- инвариантностпо отношение на въртенето на референтната система - кинетичната енергия не зависи от позицията и посоката на скоростта на точката;
- запазване - характеристиката показва, че кинетичната енергия на системите е непроменена при всякакви взаимодействия, в случаите, когато се променя само механичната характеристика.
Примери за тела с потенциална и кинетична енергия
Всички обекти, издигнати и разположени на известно разстояние от земната повърхност в неподвижно състояние, са способни да притежават потенциална енергия. Като пример това бетонна плоча, повдигната от кран, която е неподвижна, наклонена пружина.
Кинетична енергия имат движещи се превозни средства, както и като цяло всеки подвижен предмет.
В същото време в природата, битовите проблеми и в технологиите потенциалната енергия е в състояние да се трансформира в кинетична, а кинетичната от своя страна е обратно, в потенциална енергия.
топка, която се хвърля от определена точка на височина: в най-високо положение потенциалната енергия на топката е максимална, а стойността на кинетичната енергия е нула, тъй като топката не се движи и остава в покой. С намаляване на надморската височина потенциалната енергия съответно намалява. Когато топката достигне земната повърхност, тя ще се търкаля; кинетичната енергия в момента нараства, а потенциалът ще е нула.
Някои тела могат да притежават и двата вида механична енергия едновременно. Като пример даваме вода, която пада от язовира, махала, летящи стрели.
Заключение - каква е разликата между кинетичната енергия и потенциала?
За да обобщим, отбелязваме, че и двете видове механична енергия. Основната им разлика: потенциалната енергия е енергията на взаимодействащи тела, разположени на разстояние, а кинетичната енергия представлява енергията на движение на тези тела.
