Kinetische en potentiële energie

Kinetische energie is energie bezeten door een lichaam krachtens zijn beweging. Potentiële energie is de energie bezeten door een lichaam krachtens zijn positie of staat. Hoewel de kinetische energie van een object relatief is ten opzichte van de toestand van andere objecten in zijn omgeving, is potentiële energie volledig onafhankelijk van zijn omgeving. Vandaar dat de versnelling van een object niet evident is in de beweging van een object, waar andere objecten in dezelfde omgeving ook in beweging zijn. Een kogel die langs een staande persoon snelt, bezit bijvoorbeeld kinetische energie, maar de kogel heeft geen kinetische energie ten opzichte van een zich langs de trein verplaatsende trein.

Vergelijkingstabel

Kinetic Energy versus Potential Energy vergelijkingstabel

	Kinetische energie	Potentiële energie
Definitie	De energie van een lichaam of een systeem met betrekking tot de beweging van het lichaam of van de deeltjes in het systeem.	Potentiële energie is de opgeslagen energie in een object of systeem vanwege de positie of configuratie.
Relatie met de omgeving	Kinetische energie van een object is relatief ten opzichte van andere bewegende en stationaire objecten in zijn onmiddellijke omgeving.	Potentiële energie is niet relatief ten opzichte van de omgeving van een object.
overdraagbaarheid	Kinetische energie kan worden overgedragen van het ene bewegende object naar het andere, bijvoorbeeld in botsingen.	Potentiële energie kan niet worden overgedragen.
Voorbeelden	Stromend water, zoals bij het vallen uit een waterval.	Water op de top van een waterval, vóór de afgrond.
SI-eenheid	Joule (J)	Joule (J)
Bepalende factoren	Snelheid / snelheid en massa	Hoogte of afstand en massa

Inhoud: kinetische en potentiële energie

• 1 Interconversie van kinetische en potentiële energie
• 2 Etymologie
• 3 soorten kinetische energie en potentiële energie
• 4 toepassingen
• 5 Referenties

Interconversie van kinetische en potentiële energie

De wet van behoud van energie stelt dat energie niet kan worden vernietigd, maar alleen kan worden getransformeerd van de ene vorm naar de andere. Neem een ​​klassiek voorbeeld van een eenvoudige slinger. Terwijl de slinger zwaait, beweegt het opgehangen lichaam hoger en vanwege zijn positie neemt de potentiële energie toe en bereikt een maximum aan de bovenkant. Wanneer de slinger begint met zijn neergaande slag, wordt de opgeslagen potentiële energie omgezet in kinetische energie.

Wanneer een veer naar één kant wordt gestrekt, oefent deze een kracht uit naar de andere kant, zodat deze weer in de oorspronkelijke staat kan terugkeren. Deze kracht wordt herstelkracht genoemd en is bedoeld om objecten en systemen naar hun positie met laag energieniveau te brengen. De kracht die nodig is om de veer te strekken, wordt in het metaal opgeslagen als potentiële energie. Wanneer de veer wordt vrijgegeven, wordt de opgeslagen potentiële energie omgezet in kinetische energie door de herstelkracht.

Wanneer een massa wordt opgetild, werkt de zwaartekracht van de aarde (en de herstelkracht in dit geval) om deze terug te brengen. De energie die nodig is om de massa op te tillen, wordt opgeslagen als potentiële energie vanwege zijn positie. Naarmate de massa valt, wordt opgeslagen potentiële energie omgezet in kinetische energie.

Etymologie

Het woord "kinetisch" is afgeleid van het Griekse woord kinesis, wat 'beweging' betekent. De termen "kinetische energie" en "werk", zoals begrepen en gebruikt vandaag, zijn ontstaan ​​in de 19e eeuw. In het bijzonder wordt aangenomen dat "kinetische energie" is bedacht door William Thomson (Lord Kelvin) rond 1850.

De term "potentiële energie" werd bedacht door William Rankine, een Schotse fysicus en ingenieur die zich bezighield met verschillende wetenschappen, waaronder thermodynamica.

Soorten kinetische energie en potentiële energie

Kinetische energie kan worden ingedeeld in twee typen, afhankelijk van het type objecten:

• Translationele kinetische energie
• Rotatie kinetische energie

Stijve niet-roterende lichamen hebben een rechtlijnige beweging. Dus translationele kinetische energie is kinetische energie bezeten door een object dat in een rechte lijn beweegt. Kinetische energie van een object is gerelateerd aan zijn momentum (product van massa en snelheid, p = mv waarbij m massa is en v snelheid is). Kinetische energie is gerelateerd aan momentum door de relatie E = p ^ 2 / 2m en daarom wordt de translationele kinetische energie berekend als E = ½ mv ^ 2. Stijve lichamen die roteren langs hun massamiddelpunt hebben rotationele kinetische energie. Rotatie kinetische energie van een roterend lichaam wordt berekend als de totale kinetische energie van zijn verschillende bewegende delen. Lichamen in rust hebben ook kinetische energie. De atomen en moleculen erin zijn constant in beweging. De kinetische energie van zo'n lichaam is de maat van de temperatuur.

Potentiële energie wordt geclassificeerd afhankelijk van de toepasselijke herstelkracht.

• Zwaartekracht potentiële energie - potentiële energie van een object dat geassocieerd is met zwaartekracht. Wanneer een boek bijvoorbeeld op een tafel wordt geplaatst, is energie die nodig is om het boek van de vloer te heffen en energie die het boek bezit vanwege de verhoogde positie op de tafel, zwaartekracht-potentiële energie. Hier is zwaartekracht de herstellende kracht.
• Elastische potentiële energie - energie bezeten door een elastisch lichaam zoals de boog en katapult wanneer het wordt uitgerekt en vervormd in één richting is elastische potentiële energie. De herstelkracht is elasticiteit die in de tegenovergestelde richting werkt.
• Chemische potentiaalenergie - energie gerelateerd aan het rangschikken van atomen en moleculen in een structuur is chemische potentiële energie. Chemische energie bezeten door een stof vanwege het potentieel dat het een chemische verandering moet ondergaan door deel te nemen aan een chemische reactie, is de chemische potentiële energie van de stof. Wanneer brandstof wordt gebruikt, bijvoorbeeld, wordt chemische energie opgeslagen in brandstof omgezet in warmte.
• Elektrische potentiële energie - energie bezeten door een voorwerp op grond van zijn elektrische lading is elektrische potentiële energie. Er zijn twee soorten - elektrostatische potentiële energie en elektrodynamische potentiële energie of magnetische potentiële energie.
• Nucleaire potentiële energie - potentiële energie bezeten door deeltjes (neutronen, protonen) in een atoomkern is nucleaire potentiële energie. Bijvoorbeeld, waterstoffusie in de zon zet potentiële energie opgeslagen in zonne-energie om in lichtenergie.

toepassingen

• De achtbaan in een pretpark begint met het omzetten van kinetische energie in zwaartekrachtenergie.
• De zwaartekracht potentiële energie houdt planeten in een baan rond de zon.
• Projectielen worden gegooid door een trebuchet die gebruik maakt van zwaartekracht-potentiële energie.
• In ruimtevaartuigen wordt chemische energie gebruikt voor het opstijgen waarna de kinetische energie wordt verhoogd om de omloopsnelheid te bereiken. Kinetische energie die wordt opgedaan blijft constant terwijl hij in een baan is.
• Kinetische energie die wordt gegeven om een ​​bal in een spelletje biljart te richten, wordt door botsingen naar andere ballen overgebracht.

Referenties

• Wikipedia: kinetische energie
• Wikipedia: Potentiële energie