Что такое кинетическая и потенциальная энергия для "чайников"?

ФизикаОбразованиеНаука
Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
5
4 ответа
Поделиться

Кинетическая энергия - это энергия движения тела. Соотвественно, если у нас есть какой-то объект, обладающий хоть какой-то массой и хоть какой-то скоростью, то он и обладает кинетической энергией. Однако относительно разных систем отсчета эта кинетическая энергия у одного и того же объекта может быть разной.

Пример. Есть бабушка, которая относительно земли нашей планеты находится в состоянии покоя, то есть не движется и, скажем, сидит на остановке в ожидании своего автобуса. Тогда относительно нашей планеты ее кинетическая энергия равна нулю. Но если посмотреть на эту же бабушку с Луны или с Солнца, относительно которых можно наблюдать движение планеты и, соответственно, этой бабушки, которая находится на нашей планете, то бабушка уже будет обладать кинетической энергией относительно упомянутых небесных тел. И тут приезжает автобус. Эта самая бабушка быстро встает и бежит занимать положенное ей место. Теперь относительно планеты она уже не в покое, а вполне себе движется. А значит и обладает кинетической энергией. И чем толще бабушка и быстрее, тем больше ее кинетическая энергия.

Есть несколько фундаментальных видов энергии - основных. Расскажу, например, про механические. К ним относятся энергия кинетическая, которая зависит от скорости и массы объекта, энергия потенциальная, которая зависит от того, где вы возьмете нулевой уровень потенциальной энергии, и от того положения, где находится этот объект относительно нулевого уровня потенциальной энергии. То есть потенциальная энергия - энергия, зависящая от положения объекта. Эта энергия характеризует работу, совершаемую полем, в котором находится объект, по его перемещению.

Пример. Несете вы в руках огромную коробку и падаете. Коробка лежит на полу. Выходит, что нулевой уровень потенциальной энергии у вас будет находится, соответственно, на уровне пола. Тогда верхняя часть коробки будет обладать большей потенциальной энергией, так как она находится выше пола и выше нулевого уровня потенциальной энергии.

Глупо говорить про энергию, не упомянув закон о ее сохранении. Таким образом, по закону сохранения энергии, эти два ее вида, описывающих состояние объекта, ни откуда не берутся и никуда не исчезают, а только переходят друг в друга.

А вот и пример. Падаю я с высоты дома, изначально имея потенциальную энергию относительно земли в момент перед прыжком, а моя кинетическая энергия пренебрежимо мала, поэтому можем приравнять её к нулю. Вот я отрываю ножки от карниза и моя потенциальная энергия начинает уменьшаться, так как высота, на которой я нахожусь, становится все меньше и меньше.  В этот же момент при падении вниз я постепенно приобретаю кинетическую энергию, так как падаю вниз все с большей скоростью. В момент падения я уже обладаю максимальной кинетической энергией, но потенциальная равно нулю, такие дела.

Энергия - это в первую очередь величина, характеризующая возможность тела совершить работу.

 Кинетическая энергия - это энергия движения тела. Простейший пример - пуля. Пуля какой-то массы летит с какой - то скоростью. Врезавшись в какое - либо твердое тело она сдвинет его (или, возможно, пробьет) с большей вероятностью в том случае, если у нее больше скорость. Это кинетическая энергия.

Потенциальная энергия - энергия, описывающая взаимодействие. Вот яблоко растет на яблоне. Выберем нулевой уровень энергии на земле (Потенциальная энергия не определяется точно, нужно выбрать самому, где будет ее нуль). Тогда яблоко может упасть на землю и повредить ее как - либо. Согласитесь, чем выше яблоко висит, тем сильнее оно упадет.

Самое главное - в момент падения у яблока увеличивается скорость, но уменьшается высота. Это закон сохранения энергии. Когда яблоко упадет - его высота и скорость станут равны нулю, а энергия уйдет в работу - деформацию и нагревание земли - закон изменения энергии.

Энергия — это нечто, что сохраняется.

Это самое важное, что нужно о ней понимать. Учёные хотели объяснить, что, например, качающийся маятник не может без постороннего вмешательства начать качаться сильнее (то есть, что его энергия не может сама увеличиться). Для этого ввели понятие энергии.

Пусть, например, относительно одной системы отсчёта у меня потенциальная энергия n, а относительно другой — k. Так вот, эти числа абсолютно не важны и не имеют значения. На самом деле это всего лишь человеческая абстракция, говорящая, сколько работы могут сделать какие-то поля (гравитационное, например). И эта самая работа как раз пойдёт на изменение кинетической (или какой-нибудь другой, может быть) энергии, которая по сути есть движение. И это единственное, что важно. Энергия сохранилась. Её не стало больше и не стало меньше. И так во всех системах отсчёта.

Это в дополнение к предыдущим ответам.

Показать ещё 1 ответ
Ответить