Předpokladem je uvedení jakéhokoli těla do pohybu pracovní práce. Současně, k provedení této práce, je nutné vynaložit trochu energie.
Energie charakterizuje tělo z hlediska schopnosti vykonávat práci. Jednotka energie je Joule, zkráceně [J].
Celková energie jakéhokoli mechanického systému odpovídá celkové hodnotě potenciální a kinetické energie. Proto je obvyklé rozlišovat potenciál a kinetickou energii jako varianty mechanické energie.
Pokud mluvíme o biomechanických systémech, pak celková energie těchto systémů navíc sestává z tepla a energie metabolických procesů.
V izolovaných systémech těl, kdy na ně působí pouze gravitace a elasticita, se celková energie nezmění. Toto prohlášení je zákonem zachování energie..
Jaký je jeden a druhý typ mechanické energie?
O potenciální energii
Potenciální energie je energie určená vzájemnou polohou těl nebo složkami těchto těl vzájemně reagujících. Jinými slovy, tato energie je určena vzdálenost mezi těly.
Například, když tělo spadne a zapadne do pohybu okolních těl na pádové dráze, gravitace vykonává pozitivní práci. A naopak, v případě zvedání těla můžeme hovořit o produkci negativní práce.
Vzorec potenciální energie
Každé tělo má tedy v určité vzdálenosti od zemského povrchu potenciální energii. Čím větší je výška a hmotnost, tím větší je význam práce prováděné tělem. Současně, v prvním příkladu, když tělo spadne, potenciální energie bude záporná a při zvednutí bude potenciální energie pozitivní.
Toto je vysvětleno rovností práce gravitace v hodnotě, ale opakem ve znamení změny potenciální energie.
Příkladem výskytu interakční energie je objekt vystavený elastické deformaci - stlačená pružina: když se narovná, bude fungovat síla pružnosti. Zde hovoříme o dokončení práce v důsledku změny umístění složek těla vůči sobě navzájem pod elastickou deformací.
Když shrneme informaci, všimneme si, že absolutně každý objekt ovlivněný gravitací nebo elastickou silou bude mít energii potenciálního rozdílu.
O kinetické energii
Kinetika je energie, kterou si těla začínají vlastnit jako výsledek pohybový proces. Na základě toho se kinetická energie těl v klidu rovná nule.
Vzorec kinetické energie
Velikost této energie je ekvivalentní velikosti práce, kterou je třeba udělat, aby se tělo dostalo ze stavu klidu a aby se tím pohybovalo. Jinými slovy, kinetická energie může být vyjádřena jako rozdíl mezi celkovou energií a zbytkovou energií.Práce translačního pohybu, kterou pohybující se tělo vytváří přímo, závisí na čtvercové hmotnosti a rychlosti. Práce rotačního pohybu závisí na momentu setrvačnosti a čtverci úhlové rychlosti.
Celková energie pohybujících se těles zahrnuje oba typy vykonávané práce, je stanovena podle následujícího výrazu :. Hlavní charakteristiky kinetické energie:
- Aditivita - definuje kinetickou energii jako energii systému, skládající se ze sady hmotných bodů a rovnou celkové kinetické energii každého bodu tohoto systému;
- Invariancevzhledem k rotaci referenčního systému - kinetická energie je nezávislá na poloze a směru rychlosti bodu;
- Ukládání - charakteristika ukazuje, že kinetická energie systémů se při jakýchkoli interakcích nezměnila, v případech, kdy se mění pouze mechanická charakteristika.
Příklady těl s potenciální a kinetickou energií
Všechny objekty zvednuté a umístěné v určité vzdálenosti od zemského povrchu ve stacionárním stavu jsou schopné pojmout potenciální energii. Jako příklad to betonová deska zvednutá jeřábem, což je stacionární, natažená pružina.
Kinetická energie má pohybující se vozidla, jakož i obecně jakýkoli valivý předmět.
Zároveň se v přírodě, domácích záležitostech a technologii, potenciální energie dokáže transformovat na kinetickou a kinetická je naopak obrácena na potenciální energii.
Míč, který je hozen z určitého bodu ve výšce: v nejvyšší poloze je potenciální energie koule maximální a hodnota kinetické energie je nulová, protože se míč nepohybuje a zůstává v klidu. S poklesem nadmořské výšky klesá potenciální energie odpovídajícím způsobem. Když míč dosáhne zemského povrchu, bude se valit; kinetická energie v současné době roste a potenciál bude nulový.
Některá těla mohou vlastnit oba typy mechanické energie současně. Jako příklad dáváme vodu, která padá z přehrady, kyvadla, létající šípy.
Závěr - jaký je rozdíl mezi kinetickou energií a potenciálem?
Abychom to shrnuli, poznamenáme, že obě druhy mechanické energie. Jejich hlavní rozdíl: potenciální energie je energie interagujících těles lokalizovaných na dálku a kinetická energie představuje energii pohybu těchto těl.
