Tenaga Kinetik dan Potensi

Tenaga kinetik adalah tenaga yang dimiliki oleh tubuh berdasarkan pergerakannya . Tenaga yang berpotensi adalah tenaga yang dimiliki oleh tubuh berdasarkan kedudukan atau keadaannya . Walaupun tenaga kinetik sesuatu objek relatif kepada keadaan objek lain dalam persekitarannya, tenaga berpotensi sepenuhnya tidak bergantung kepada persekitarannya. Oleh itu pecutan sesuatu objek tidak jelas dalam pergerakan satu objek, di mana objek lain dalam persekitaran yang sama juga bergerak. Sebagai contoh, peluru yang meletus melepasi seseorang yang berdiri mempunyai tenaga kinetik, tetapi peluru itu tidak mempunyai tenaga kinetik yang berkaitan dengan kereta api yang bergerak bersebelahan.

Carta perbandingan

Tenaga kinetik berbanding Kinetik Energy
Tenaga kinetik Tenaga keupayaan
DefinisiTenaga badan atau sistem yang berkaitan dengan gerakan badan atau zarah-zarah dalam sistem.Tenaga Potensial ialah tenaga tersimpan dalam objek atau sistem kerana kedudukan atau konfigurasinya.
Hubungan dengan alam sekitarTenaga kinetik objek adalah relatif terhadap objek bergerak dan pegun yang lain dalam persekitaran terdekatnya.Tenaga potensi tidak relatif terhadap persekitaran sesuatu objek.
PemindahanTenaga kinetik boleh dipindahkan dari satu objek bergerak ke yang lain, katakan, dalam perlanggaran.Tenaga berpotensi tidak boleh dipindahkan.
ContohAir mengalir, seperti ketika jatuh dari air terjun.Air di bahagian atas air terjun, sebelum jurang.
Unit SIJoule (J)Joule (J)
Faktor penentuKelajuan / halaju dan jisimKetinggian atau jarak dan jisim

Interconversion of Kinetic and Potential Energy

Undang-undang pemuliharaan tenaga menyatakan bahawa tenaga tidak boleh dimusnahkan tetapi hanya boleh diubah dari satu bentuk ke yang lain. Ambil contoh klasik pendulum sederhana. Apabila pendulum mengayuh badan yang digantung bergerak lebih tinggi dan kerana kedudukan potensi tenaga meningkat dan mencapai maksimum di atas. Apabila pendulum memulakan ayunan ke bawah, tenaga berpotensi tersimpan ditukarkan menjadi tenaga kinetik.

Apabila musim bunga diregangkan ke satu sisi, ia memaksa satu pasukan ke bahagian lain supaya dapat kembali ke keadaan asalnya. Daya ini dipanggil pemulihan kuasa dan tindakan untuk membawa objek dan sistem ke kedudukan tahap tenaga rendah mereka. Daya yang diperlukan untuk meregang musim bunga disimpan dalam logam sebagai tenaga yang berpotensi. Apabila musim bunga dibebaskan, tenaga berpotensi tersimpan ditukarkan menjadi tenaga kinetik oleh daya pemulihan.

Apabila sebarang jisim diangkat, daya graviti bumi (dan daya pemulihan dalam kes ini) bertindak untuk membawanya kembali. Tenaga yang diperlukan untuk mengangkat jisim disimpan sebagai tenaga berpotensi disebabkan kedudukannya. Apabila jisim dijatuhkan, tenaga berpotensi tersimpan ditukarkan kepada tenaga kinetik.

Etimologi

Perkataan "kinetik" berasal daripada perkataan kinesis Yunani, yang bermaksud "gerakan." Istilah "tenaga kinetik" dan "kerja", seperti yang difahami dan digunakan hari ini, berasal dari abad ke-19. Khususnya, "tenaga kinetik" dipercayai telah dicipta oleh William Thomson (Lord Kelvin) sekitar 1850.

Istilah "tenaga berpotensi" dicipta oleh William Rankine, ahli fizik dan jurutera Scotland yang terlibat dalam pelbagai sains, termasuk termodinamik.

Jenis Tenaga Kinetik dan Tenaga Berpotensi

Tenaga kinetik boleh dikelaskan kepada dua jenis, bergantung kepada jenis objek:

  • Tenaga kinetik translational
  • Tenaga kinetik berputar

Badan-badan yang tidak berputar tegar mempunyai gerakan rectilinear. Oleh itu, tenaga kinetik translasi ialah tenaga kinetik yang dimiliki oleh objek yang bergerak dalam garis lurus. Tenaga kinetik sesuatu objek berkaitan dengan momentumnya (hasil massa dan halaju, p = mv dimana m adalah jisim dan v adalah halaju). Tenaga kinetik berkaitan dengan momentum melalui hubungan E = p ^ 2 / 2m dan oleh itu tenaga kinetik translasi dikira sebagai E = ½ mv ^ 2. Badan tegar yang berputar di sepanjang pusat jisimnya mempunyai tenaga kinetik putaran. Tenaga kinetik berputar bagi badan berputar dikira sebagai tenaga kinetik keseluruhan bahagian bergeraknya yang berbeza. Badan di rehat juga mempunyai tenaga kinetik. Atom dan molekul di dalamnya bergerak secara berterusan. Tenaga kinetik badan sedemikian adalah ukuran suhunya.

Tenaga potensi dikelaskan bergantung kepada daya pemulihan yang berkenaan.

  • Tenaga potensi graviti - tenaga berpotensi objek yang dikaitkan dengan daya graviti. Sebagai contoh, apabila buku diletakkan di atas meja, tenaga yang diperlukan untuk menaikkan buku dari lantai dan tenaga yang dimiliki oleh buku kerana kedudukannya yang tinggi di atas meja adalah tenaga graviti. Di sini graviti adalah daya pemulihan.
  • Tenaga berpotensi elastik - tenaga yang dimiliki oleh badan anjal seperti busur dan katapal apabila ia diregangkan dan cacat dalam satu arah adalah tenaga berpotensi anjal. Daya pemulihan adalah keanjalan yang bertindak ke arah yang bertentangan.
  • Tenaga potensi kimia - tenaga yang berkaitan dengan susunan atom dan molekul dalam struktur adalah tenaga berpotensi kimia. Tenaga kimia yang dimiliki oleh bahan kerana potensi ia harus menjalani perubahan kimia dengan mengambil bahagian dalam tindak balas kimia adalah tenaga berpotensi kimia bahan tersebut. Apabila bahan bakar digunakan, sebagai contoh, tenaga kimia yang disimpan dalam bahan api ditukarkan untuk menghasilkan haba.
  • Tenaga berpotensi elektrik - tenaga yang dimiliki oleh objek berdasarkan kuasa elektriknya adalah tenaga berpotensi elektrik. Terdapat dua jenis - tenaga potensi elektrostatik dan tenaga potensi elektrodinamik atau tenaga berpotensi magnetik.
  • Tenaga potensi nuklear - tenaga berpotensi yang dimiliki oleh zarah (neutron, proton) di dalam nukleus atom adalah tenaga berpotensi nuklear. Sebagai contoh, gabungan hidrogen di matahari mengubah tenaga berpotensi yang tersimpan dalam bahan solar ke dalam tenaga cahaya.

Permohonan

  • Coaster roller di taman hiburan bermula dengan penukaran tenaga kinetik ke dalam tenaga graviti yang berpotensi.
  • Tenaga potensi graviti membuat planet di orbit mengelilingi matahari.
  • Projektil dibuang oleh trebuchet yang menggunakan tenaga potensi graviti.
  • Dalam ruang angkasa, tenaga kimia digunakan untuk berlepas selepas itu tenaga kinetik meningkat untuk mencapai halaju orbit. Tenaga kinetik yang diperoleh kekal tetap di orbit.
  • Tenaga kinetik yang diberikan kepada bola dalam permainan biliard dipindahkan ke bola lain melalui perlanggaran.

Artikel Berkaitan