4-3 Premena energie

4-3 Premena energie

K premene medzi kinetickou a potenciálnou energiou dochádza v nespočetných prípadoch. Ak napríklad držíme v rukách pingpongovú loptičku v určitej výške nad podlahou, má potenciálnu energiu, ale kinetickú energiu nie. Ak ju upustíme, dostáva sa čoraz bližšie k podlahe, a keď ju dosiahne, tak už nemá potenciálnu energiu, lebo tá sa premenila úplne na kinetickú energiu. V okamihu zrážky s podlahou sa loptička na zlomok sekundy zastaví a celá kinetická energia sa premení na potenciálnu energiu pružnej deformácie lopty. (V prípade olovenej guličky, ktorá nie je pružná, sa kinetická energia premení na teplo a gulička sa neodrazí – tento proces budeme podrobne študovať neskôr.) Energia pružnej deformácie sa znova zmení na kinetickú energiu a lopta sa znova zdvihne do vzduchu, v dôsledku čoho sa kinetická energia začne znova meniť na gravitačnú potenciálnu energiu. Lopta dosiahne takmer svoju pôvodnú výšku. Tento proces sa zopakuje po sebe viackrát, kým trenie postupne nespotrebuje celú pôvodnú energiu systému – lopta zostane nakoniec nehybne na podlahe.

Ďalším príkladom premeny medzi potenciálnou a kinetickou energiou je kývavý pohyb. Pozrime sa na obrázok 4.5, kde je znázornené kyvadlo. V dvoch krajných bodoch kývavého pohybu (body A a C) záťaž kyvadla je na okamih nehybná a tak nemá kinetickú energiu. V týchto dvoch polohách však má maximálnu výšku: oproti strednej polohe (B) je vo výške h. Ak tento stredný bod B považujeme za nulový bod (referenčný), potom v bodoch A a C je hodnota gravitačnej potenciálnej energie mgh, ale kinetická energia je nulová. V bode B je situácia práve obrátená: tu je nulová potenciálna energia , maximálna je však rýchlosť pohybu – a tým aj kinetická energia. Použitím zákona zachovania energie vieme určiť rýchlosť záťaže kyvadla v bode B veľmi jednoducho. Ak zanedbáme drobné energetické straty vznikajúce v dôsledku odporu vzduchu a minimálneho trenia vlákna v bode závesu, potom môžeme prehlásiť, že nárast Ek z bodu A do bodu B sa rovná poklesu Ep