Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

Кінетична та потенційна енергія

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    24459

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання

    • Визначте енергію та два її основні типи, перераховані нижче
    • Опишіть збереження енергії

    Ви, напевно, знайомі з цими видами енергії з класу фізики. Енергія - це здатність (здатність, вид) виконувати роботу. У вас є відчуття того, що таке робота від звичайного життя, це речі, які вимагають зусиль. Енергія і робота мають однакові одиниці. Кінетична енергія - це енергія, яка надходить від руху. Рівняння кінетичної енергії

    \[KE=\frac{1}{2}mv^{2}\]

    де КЕ - кінетична енергія, m - маса, а v - швидкість. Це визначення має мати сенс: великі речі, що рухаються швидко, мають найбільшу енергію, найбільшу здатність засунути інші речі або збити їх і т.д. потенційна енергія - це енергія, яка виходить з положення і сила. Наприклад, гравітаційна потенційна енергія - це енергія, яку мають речі, якщо вони високо вгору. Якщо вони впадуть, їх потенційна енергія перетвориться на кінетичну енергію, оскільки вони прискорюються гравітацією. Рівняння потенційної енергії від сили тяжіння

    \[PE=mgh\]

    де РЕ - потенційна енергія, m - маса, g - прискорення сили тяжіння, а h - висота. Це робить одиниці енергії дуже чіткими: маса х відстань х прискорення, або сила х відстань, яка доходить до кг•м 2 с -2. У хімії сила, яка призводить до потенційної енергії, майже завжди є кулонівською силою, а не гравітацією. При цьому потенційна енергія від 2 зарядів поруч один з одним дорівнює

    \[PE=\frac{kQq}{d}\]

    де q і Q - 2 заряди, d - відстань між ними, а k - постійна, 8,99 х 10 9 Дж•м•c -2. (Джоулі, J, є одиницею SI енергії, а кулони, C, є одиницею заряду СІ.) Коли заряди мають однаковий знак, вони відштовхуються і прискорюються один від одного, якщо їм дозволять рухатися; потенційна енергія має позитивний знак. Коли заряди мають протилежний знак, вони притягують один одного і мають негативну потенційну енергію. Якщо їм дозволити зблизитися, потенційна енергія отримає більше негативної. Якщо їх розділити, d стає більше, а потенційна енергія наближається до нуля.

    libretexts_section_complete_chem_sm_124.png
    Маятник. Червона куля піднімається на позицію 1 і відпускається; вона гойдається через позиції 2 і 3 в положення 4 з іншого боку.

    Збереження енергії

    Ви, напевно, дізналися про збереження енергії вже на класі фізики. Наприклад, якщо у вас є маятник, як показано на малюнку, у позиції 1 вага має деяку потенційну енергію, але не має кінетичної енергії. Коли ви відпускаєте вагу, вага падає, переміщаючись через Положення 2. У позиції 2 частина потенційної енергії була перетворена в кінетичну енергію. Нарешті, на позиції 3 вся потенційна енергія була перетворена в кінетичну енергію. У міру проходження 3 процес змінюється назад, і кінетична енергія перетворюється в потенційну. Коли вага досягає позиції 4, вся кінетична енергія була перетворена назад до тієї ж кількості потенційної енергії, яку вона почала з 1. Це лише один із прикладів збереження енергії. Це загальне спостереження, що кількість енергії у Всесвіті не змінюється, і кількість енергії в певній системі не змінюється, якщо не відбувається потік енергії всередину або назовні.

    Дописувачі та атрибуція