примеры кинетической энергии в жизни
10 примеров кинетической энергии в повседневной жизни
некоторые примеры кинетической энергии повседневной жизни может быть движение американских горок, мяча или машины.
Предполагается, что в той степени, в которой масса и скорость объекта постоянны, будет происходить и его ускорение. Таким образом, если скорость изменяется, то изменяется и значение, соответствующее кинетической энергии..
Когда вы хотите остановить движущийся объект, необходимо приложить отрицательную энергию, которая противодействует значению кинетической энергии, которую приносит объект. Величина этой отрицательной силы должна быть равна величине кинетической энергии, чтобы объект мог остановиться (Nardo, 2008).
Коэффициент кинетической энергии обычно сокращается буквами T, K или E (E- или E + в зависимости от направления силы). Точно так же термин «кинетический» происходит от греческого слова «κίνησις» или «kinēsis», что означает движение. Термин «кинетическая энергия» был впервые введен Уильямом Томсоном (лорд Кевин) в 1849 году..
Из исследования кинетической энергии выводятся исследования движения тел в горизонтальном и вертикальном направлении (падения и смещения). Коэффициенты проникновения, скорости и воздействия также были проанализированы (Академия, 2017).
Примеры кинетической энергии
Кинетическая энергия вместе с потенциалом включает в себя большинство энергий, перечисленных физикой (ядерная, гравитационная, упругая, электромагнитная, среди прочих).
1- сферические тела
Когда два сферических тела движутся с одинаковой скоростью, но имеют разную массу, тело большей массы будет развивать больший коэффициент кинетической энергии. Это случай двух мраморов разного размера и веса.
Приложение кинетической энергии также можно наблюдать, когда мяч брошен так, что он достигает рук приемника..
Мяч переходит из состояния покоя в состояние движения, где он приобретает коэффициент кинетической энергии, который сводится к нулю, как только он попадает в приемник (BBC, 2014).
2- американские горки
Когда автобусы американских горок находятся наверху, их коэффициент кинетической энергии равен нулю, потому что эти вагоны в покое.
Как только их притягивает сила тяжести, они начинают двигаться на полной скорости во время спуска. Это означает, что кинетическая энергия будет постепенно увеличиваться с увеличением скорости.
Когда внутри машины для американских горок будет больше пассажиров, коэффициент кинетической энергии будет выше, пока скорость не уменьшится. Это потому что машина будет иметь большую массу.
3- Бейсбол
Когда объект находится в состоянии покоя, его силы уравновешены и значение кинетической энергии равно нулю. Когда бейсбольный кувшин держит мяч до броска, он отдыхает.
Однако, как только мяч брошен, он постепенно и за короткий промежуток времени набирает кинетическую энергию, чтобы перемещаться из одного места в другое (из точки метателя в руки приемника)..
4- Автомобили
Автомобиль, который находится в состоянии покоя, имеет энергетический коэффициент, равный нулю. Как только это транспортное средство ускоряется, его коэффициент кинетической энергии начинает увеличиваться, так что, по мере увеличения скорости, будет больше кинетической энергии (Softschools, 2017).
5- Велоспорт
Велосипедист, который находится в начальной точке, не совершая никакого движения, имеет коэффициент кинетической энергии, равный нулю. Однако, как только вы начинаете крутить педали, эта энергия увеличивается. Вот как на более высоких скоростях, тем больше кинетическая энергия.
Когда наступит время, когда вы должны остановиться, велосипедист должен замедлить движение и применить противодействующие силы, чтобы замедлить мотоцикл и снова найти его с коэффициентом энергии, равным нулю..
6- Бокс и удар
Пример силы удара, который получается из коэффициента кинетической энергии, очевиден во время матча по боксу. Оба противника могут иметь одинаковую массу, но один из них может быть быстрее в движениях.
7- Открытие дверей в средние века
Как и в случае с боксером, принцип кинетической энергии широко использовался в средние века, когда толкались тяжелые тараны, чтобы открыть ворота замков..
В той степени, в которой таран или туловище двигались с более высокой скоростью, тем сильнее.
8- Падение камня или отряда
Перемещение камня в гору требует силы и ловкости, особенно когда камень имеет большую массу.
Тем не менее, спуск с того же камня вниз по склону будет быстрым благодаря силе гравитации на вашем теле. Таким образом, с увеличением ускорения коэффициент кинетической энергии будет увеличиваться.
Пока масса камня больше и ускорение постоянное, коэффициент кинетической энергии будет пропорционально выше (FAQ, 2016).
9- Падение вазы
Когда ваза падает со своего места, она переходит из состояния покоя в движение. Когда сила тяжести оказывает свою силу, ваза начинает набирать ускорение и постепенно накапливает кинетическую энергию в своей массе. Эта энергия высвобождается, когда ваза падает на землю и разбивается.
10- человек на скейтборде
Когда человек, едущий на скейтборде, находится в состоянии покоя, его энергетический коэффициент будет равен нулю. Как только он начинает движение, его коэффициент кинетической энергии будет постепенно увеличиваться.
Точно так же, если этот человек имеет большую массу или его скейтборд способен двигаться быстрее, его кинетическая энергия будет больше.
15 лучших примеров потенциальной энергии
Термин «потенциальная энергия» был придуман шотландским инженером-механиком Уильямом Рэнкином в 19 веке. Вскоре она стала одной из самых влиятельных переменных в формулах, описывающих нашу известную вселенную.
Что такое Потенциальная Энергия?
В качестве альтернативы, вы можете представить ее как энергию, которая имеет «потенциал» для работы. При изменении состояния, расположения или положения объекта накопленная энергия высвобождается.
В то время как потенциальную энергию можно определить как скрытую энергию, накопленную в веществе в состоянии покоя, другая ее форма, называемая кинетической энергией, выражается веществом, находящимся в движении.
Типы потенциальной энергии
Существуют различные типы потенциальной энергии, каждый из которых связан с определенным типом силы.
Четыре основных типа:
Каждый из них измеряется по-разному. Например, потенциальная энергия гравитации (PE) пропорциональна массе (m) объекта, силе тяжести (g) и высоте (h), на которой удерживается объект.
Чем больше масса объекта и чем выше он удерживается, тем больше будет его потенциальная энергия. Как и все другие формы энергии, потенциальная энергия измеряется в килограммах-метрах в квадрате за секунду в квадрате (кг м2 / С2 ) или Джоуле (Дж).
Чтобы лучше объяснить этот феномен, мы собрали несколько интересных примеров потенциальной энергии, которую вы видите в своей повседневной жизни.
1. Маятник
Тип: Гравитационная потенциальная энергия
В простом маятнике, груз прикреплен к концу почти безмассовой нити, которая качается вокруг оси. Когда маятник качается назад и вперед, энергия превращается между потенциальной энергией и кинетической энергией.
Груз несет на одном конце максимальную потенциальную энергию. По мере того как он под действием силы тяжести качается в самую нижнюю точку, его потенциальная энергия начинает преобразовываться в кинетическую энергию.
Потенциальная энергия груза достигает нуля (а кинетическая энергия достигает максимума) в самой нижней точке. К тому времени, когда он достигает другого конца, его кинетическая энергия полностью преобразуется в потенциальную энергию.
Процесс повторяется несколько раз, пока маятник не остановится. Поскольку часть энергии теряется в тепле и трении, вам нужна внешняя энергия, чтобы поддерживать движение маятника.
2. Камень на краю скалы
Тип: Гравитационная потенциальная энергия
Камень, расположенный на краю скалы, обладает потенциальной энергией, которая пропорциональна массе камня и высоте скалы. Если вы столкнете его с утеса, та же самая потенциальная энергия будет преобразована в кинетическую энергию.
Как вы можете видеть на изображении, тяжелый валун из песчаника опасно лежит на крутом склоне. Он обладает потенциальной энергией относительно склона, так как кажется, что он готов упасть в любой момент и скатиться на несколько метров в долину внизу.
3. Вода за плотинами
Тип: Гравитационная потенциальная энергия
Вода за плотиной гидроэлектростанции хранит огромную потенциальную энергию, так как она находится на гораздо более высоком уровне, чем вода с другой стороны плотины. Когда ворота таких плотин открываются, вода начинает падать, и накопленная потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию, которая превращает турбины для производства электроэнергии.
Помимо производства электричества, водные плотины также строятся с целью контроля речного стока и регулирования наводнений.
4. Ветви деревьев
Тип: Гравитационная потенциальная энергия
Ветви деревьев обладают потенциальной энергией, потому что они могут упасть на землю. Чем тяжелее ветка и чем выше она находится к земле, тем больше потенциальной энергии она имеет.
Аналогичным образом, плод, свисающий с верхней ветви, также обладает некоторой потенциальной энергией. Когда плод падает, его энергия положения (потенциальная энергия) преобразуется в энергию движения (кинетическую энергию). И когда он ударяется о землю, кинетическая энергия преобразуется в тепловую энергию.
5. Американские горки
Тип: Гравитационная потенциальная энергия
Большинство американских горок используют гравитацию для перемещения вагонов по трассе. Большая цепь (прицепленная к нижней части вагонов) тянет вагоны на вершину первого холма, который является самой высокой точкой на американских горках. Как только вагоны достигают вершины холма, они освобождаются от цепи.
В американских горках работают две формы энергии: потенциальная энергия и кинетическая энергия. Одна из них преобразуется в другую на протяжении всей поездки, в то время как значительное количество энергии теряется из-за сопротивления воздуха и трения.
Потенциальная гравитационная энергия вагонов наименьшая в самой низкой точке американских горок и наибольшая в самой высокой точке.
6. Пружина
Тип: Эластичная потенциальная энергия
Энергия, накопленная в сжимаемых/растягивающихся объектах, называется эластичной потенциальной энергией. Чем больше объект может сжиматься/растягиваться, тем более упругая потенциальная энергия (U) у него есть. Она пропорциональна константе силы пружины (k) и длине струны сжатия/растяжения (x) в метрах.
Когда пружина растягивается или сжимается, она получает определенное количество потенциальной энергии. Это равно кинетической энергии, которая использовалась для растяжения или сжатия пружины.
Как только пружина высвобождается, потенциальная энергия снова преобразуется в кинетическую энергию. Однако процесс преобразования энергии не является полностью эффективным, так как значительная часть энергии теряется при нагревании и трении.
7. Лук и стрелы
Тип: Эластичная потенциальная энергия
Лучник использует свои мышцы для приложения силы к струне, сгибая конечности назад. Сила, которую он оказывает на струну, известна как «вытягивание веса». Упругая энергия теперь является потенциальной энергией, которая может быть использована для запуска стрелки (путем освобождения струны).
Чем больше вы деформируете конечности, оттягивая их назад, тем больше вы увеличиваете накопленную потенциальную энергию. Очевидно, есть предел тому, сколько силы вы можете приложить, чтобы натянуть лук и сколько силы лук может выдержать без трещин.
8. Растянутые резинки
Тип: Эластичная потенциальная энергия
В тебя когда-нибудь стреляли из резинки? Если да, то вы знаете, что она содержит достаточно энергии, чтобы ударить в руку и вызвать боль.
Когда вы натягиваете резинку, вы вводите в нее определенное количество потенциальной энергии. А когда вы его высвобождаете, эта потенциальная энергия быстро преобразуется в кинетическую (двигательную) энергию.
9. Электрическая цепь
Тип: Электрическая потенциальная энергия
Когда мы соединяем электричество с электрическими цепями и устройствами, мы преобразуем энергию из одной формы в другую. Электронные схемы хранят (потенциальную) энергию и передают ее в другие формы, такие как свет, тепло или движение.
Подобно тому, как объекты под действием силы тяжести обладают гравитационной потенциальной энергией, заряды в электрическом поле обладают электрической потенциальной энергией.
Электрическая потенциальная энергия заряда показывает, сколько энергии он содержит. При приведении в движение электростатической силой эта накопленная энергия становится кинетической, и заряд действительно работает (что измеряется в джоулях).
Для любого заряда в электрическом поле его электрическая потенциальная энергия зависит от типа (отрицательного или положительного), количества заряда и его положения в поле.
10. Пища, которую мы едим
Тип: Химическая потенциальная энергия
Пища, которую мы едим, накапливает потенциальную химическую энергию. Когда она достигает нашего желудка, та же самая энергия превращается в другие формы, которые использует наше тело.
По мере того как связи между атомами в пище разрываются или ослабевают, происходит химическая реакция, образующая новые соединения. Энергия, генерируемая этой реакцией, поддерживает наше тепло, помогает нам двигаться и расти. Различные продукты питания содержат разное количество энергии.
11. Сухая древесина
Тип: Потенциальная химическая энергия
12. Батареи АА
Тип: Химическая потенциальная энергия
Обычные батареи, такие как набор батарей типа АА, обладают потенциальной химической энергией, которая может быть преобразована в электрическую энергию.
Каждая батарея состоит из двух электродов (один катод и один анод). Между этими электродами находится гелеобразное вещество, называемое электролитом. Он состоит из заряженных частиц или ионов, которые соединяются с материалами электрода, вызывая химические реакции, которые позволяют батарее производить электрический ток.
Различные электроды и электролиты создают разные химические реакции, которые определяют эффективность батареи (сколько энергии она может хранить и ее напряжение).
13. Динамит
Тип: Химическая потенциальная энергия
Динамит является еще одним ярким примером химической потенциальной энергии. Он состоит из нитроглицерина (очень нестабильного вещества), сорбентов (таких, как порошкообразные оболочки или глина) и стабилизаторов.
При воспламенении нитроглицерин в динамите быстро взрывается, выделяя огромное количество азота и других газов вместе с теплом.
14. Бензин
Тип: Химическая потенциальная энергия
Когда вы заправляете свой автомобиль бензином, вы снабжаете его химической потенциальной энергией. Эта энергия содержится в различных химических веществах (в основном, органических соединениях, полученных путем фракционной перегонки нефти), которые составляют бензин.
Энергия высвобождается, когда бензин сжигается контролируемым образом в двигателе транспортного средства. Это потенциальное выделение энергии делает две вещи: часть энергии преобразуется в работу, которая используется для движения транспортного средства, а часть преобразуется в тепло, что делает двигатель автомобиля очень горячим.
15. Атомные электростанции
Когда два или более атомных ядра объединяются, чтобы сформировать большое ядро (ядерный синтез), высвобождается огромное количество энергии. Точно так же, когда одно ядро распадается на два меньших ядра (деление ядер), оно высвобождает большое количество энергии.
По сравнению с другими источниками энергии атомные электростанции используют меньшее количество сырья, имеют нулевой выброс, являются более мощными и эффективными.
10 лучших примеров кинетической энергии
E = ½mv 2
Поскольку энергия является скалярной величиной, она не зависит от направления и всегда положительна. Если вы удвоите массу, вы удвоите и энергию. Однако, если вы удвоите скорость, энергия увеличится в четыре раза.
Кинетическую энергию можно разделить на три группы в зависимости от типа движения объекта.
Стандартная единица измерения кинетической энергии является Джоуль. Она может передаваться между объектами и преобразовываться в другие виды энергии.
Например, бегун использует химическую энергию (предоставляемую пищей) для ускорения. В этом случае химическая энергия преобразуется в энергию движения, т.е. кинетическую энергию. Однако этот процесс не является полностью эффективным, так как много энергии теряется в тепле.
Кинетическая энергия в основном проявляется в пяти различных формах: механической, электрической, тепловой, излучающей и звуковой. Чтобы лучше объяснить это количественное свойство, мы собрали несколько простейших и наиболее основных примеров кинетической энергии, которая происходит в повседневной жизни.
1. Движущийся автомобиль
Форма механической энергии
Чем больше масса и скорость транспортного средства, тем больше кинетической энергии он будет иметь. У автомобиля будет более высокая кинетическая энергия, чем у мотоцикла (учитывая, что оба движутся с одинаковой скоростью, но у автомобиля больше массы).
Точно так же летающий истребитель или космический корабль (такой, как Международная космическая станция на низкой околоземной орбите) обладает очень большим количеством кинетической энергии.
2. Езда на велосипеде
Форма механической энергии
Однако такое преобразование энергии не очень эффективно. Велосипедист также использует значительное количество химической энергии для получения тепла и преодоления трения и сопротивления воздуха.
3. Падение телефона на пол
Форма механической энергии
Что происходит, когда вы случайно роняете свой телефон? Он ускоряется за счет гравитационной силы, набирая скорость и импульс.
Любой падающий объект будет продолжать ускоряться до тех пор, пока восходящая сила сопротивления воздуха полностью не уравновесит нисходящую силу, действующую из-за гравитации. В этом случае, однако, мы можем пренебречь сопротивлением воздуха, так как оно намного ниже силы тяготения.
Изначально, в самой высокой точке, телефон обладает максимальной потенциальной энергией. При падении эта энергия преобразуется в кинетическую энергию. Чем больше масса телефона, тем больше кинетической энергии он будет достигать.
Когда телефон ударяется о пол, эта кинетическая энергия переходит в производство звука, вызывая отскок телефона, и ломает или деформирует его тело.
4. Пуля, выпущенная из пистолета
Форма механической энергии
Чем быстрее движется пуля и чем она тяжелее, тем выше ее кинетическая энергия и тем больше урона она нанесет.
5. Молния во время грозы
Форма электрической энергии
Молния во время грозы является ярким примером электрической энергии. То, что вы на самом деле видите, это мгновенный разряд электронов, вызванный статическим электричеством в облаках. По мере того как молния нагревает воздух, она производит ударную волну, вызывая звук грозы.
6. Электричество, обеспечиваемое автомобильной аккумуляторной батареей.
Форма электрической энергии
Автомобильный аккумулятор преобразует химическую энергию в электрическую, доступ к которой осуществляется через клеммы аккумулятора. Химический процесс в разрядной батарее освобождает электроны от анода к катоду. Эти движущиеся электроны обеспечивают электричество для цепей в автомобиле.
Для зарядки батареи поток электронов обратный (от катода к аноду). Кроме того, эти аккумуляторы предназначены для выпуска высокого всплеска тока, а затем быстро заряжается.
7. Вибрирующие стереодинамики
Форма звуковой энергии
Стереодинамики (или все, что производит звук) работает таким же образом. Если вы проигрываете его громче и кладете на него руку, вы почувствуете, как он вибрирует. Что на самом деле происходит, так это то, что колонка движется вперед и назад, надавливая на частицы воздуха, что изменяет давление воздуха и генерирует звуковые волны.
Еще одним отличным примером может служить игра на барабанах; когда вы бьете по барабану, его поверхность вибрирует и вызывает звук.
В отличие от света, звук не может проходить через вакуум, так как нет атомов, которые могли бы передавать вибрацию.
8. Фотоны, испускаемые лампой накаливания
Форма излучающей энергии
В традиционной электрической лампочке, также называемой лампой накаливания, электрический ток перемещается от одного металлического контакта к другому. По мере того как течение пропускает через проводы и нить вольфрама, нить нагреют до пункта где она начинает испустить фотоны, небольшие пакеты видимого света.
9. Радиоволны, движущиеся со скоростью света
Форма излучающей энергии
Радиоволны также движутся в форме волн. Они имеют частоты от 3 кГц до 300 ГГц и соответствующие длины волн 100 километров и 1 миллиметр. Как и другие электромагнитные волны, радиоволны движутся со скоростью света. Радиостанции используют эти волны для передачи их содержания на большие расстояния.
Другим хорошим примером излучаемой энергии являются лучи, исходящие от Солнца. Вот почему вы чувствуете себя жарче в солнечном свете, чем в тени.
10. Кипящая вода
Форма тепловой энергии
Как и энергия излучения, тепловую энергию можно испытать в виде тепла или излучения. Однако между ними есть большая разница: если энергия излучения описывает движение частиц или волн, то тепловая энергия относится к уровню активности между молекулами и атомами в объекте.
Примером кинетической энергии является также геотермальная энергия, получаемая в результате вулканического действия Земли и распада природных минералов.