Kinetische und potentielle Energie sind zwei Arten von Energie, die in Objekten miteinander verbunden sind. Mechanische Energie ist die Summe der beiden Energiearten. Findet kein Energieaustausch nach außen statt, ist die mechanische Energie konstant.
Die Maßeinheit für Energie im Internationalen Einheitensystem ist Joule (J).
Kinetische und potentielle Energien können in viele verschiedene Energiearten umgewandelt werden. Häufig werden jedoch beide Energien miteinander kombiniert, was für die Berechnung der Kinematik eines Objekts sehr interessant ist.
Was ist kinetische Energie?
Die kinetische Energie ist eine Energieform , die aufgrund der Trägheit einen bewegten Körper hat. Diese Energie entspricht der Arbeit, die der Körper verrichten muss, um von der Ruhe in die Geschwindigkeit zu gelangen, mit der er sich befindet.
Die kinetische Energie ist direkt proportional zur Masse und zum Quadrat der Geschwindigkeit.
Bei linearer Bewegung wird die kinetische Energie durch die Formel bestimmt
Ec = (m·v2 ) / 2
Wo,
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m ist die Masse (kg)
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v ist die Geschwindigkeit, mit der sich das Objekt bewegt (m / s)
Was ist potentielle Energie?
Die potentielle Energie kann als die Fähigkeit eines Objekts definiert werden , aufgrund des Zustands, in dem sich das Objekt befindet, Arbeit zu verrichten. Dieser Zustand kann die Position in einem Kraftfeld oder die interne Konfiguration des Objekts sein.
Bekannte Beispiele für potentielle Energie sind:
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Ein Objekt im Gravitationsfeld der Erde: An der Erdoberfläche wird die potentielle Gravitationsenergie durch die Formel Ep = m·g·h bestimmt. Dabei ist m die Masse (kg), g die Gravitationskonstante (9,8 m/s) und h die Höhe (m).
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Ein geladenes Teilchen in einem elektrischen Feld: Im umgekehrten Fall kann elektrische potentielle Energie in elektrische Energie umgewandelt werden.
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Die Energie einer gespannten Feder: Eine komprimierte Feder hat elastische potentielle Energie. Die von der Feder ausgeübte Kraft hat die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.
Differenz zwischen potentieller und kinetischer Energie
Die kinetische Energie hängt mit der Geschwindigkeit eines Körpers zusammen. In der Physik entspricht es der Arbeit, die ein ruhender Gegenstand aufbringen muss, um die von ihm getragene Geschwindigkeit zu erreichen.
Andererseits ist die potentielle Energie die mit einer Position verbundene Energie. Das heißt, die Arbeit, die geleistet werden muss, um ein Objekt in eine bestimmte Position zu bringen. Zum Beispiel, um ein Objekt auf eine bestimmte Höhe anzuheben.
Beispiele kinetische Energie und potentielle Energie
Hier sind einige Beispiele, bei denen potentielle und kinetische Energie ausgetauscht werden.
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Die Bewegung eines Wagens auf einer Achterbahn: Wenn der Wagen am höchsten Punkt ist, ist die potentielle Energie maximal und er hat keine kinetische Energie (Geschwindigkeit 0). Wenn es zu sinken beginnt, verliert es an Höhe und gewinnt an Geschwindigkeit, dh die potentielle Energie nimmt ab und wandelt sich in kinetische Energie um.
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Das Wasser in einem Fluss fließt ab, weil die potentielle Energie, die es hat, wenn es sich auf dem Gipfel des Berges befindet, in kinetische Energie umgewandelt wird. Dabei geht ein Großteil der Energie beim Reiben an den Steinen des Flusses verloren.
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Die Auf- und Abbewegung eines in die Luft geworfenen Balls.