Kineettinen energia

Sisältö

• Kineettisen energian ja potentiaalienergian ero
• Kineettisen energian laskentakaava
• Kineettisen energian harjoitukset
• Esimerkkejä kineettisestä energiasta
• Muun tyyppinen energia

Kineettinen energia Se on se, mitä keho hankkii liikkeensa vuoksi, ja se määritellään työmääräksi, joka tarvitaan kehon kiihdyttämiseen levossa ja tietyn massaan asetettuun nopeuteen.

Sanoi energiaa Se hankitaan kiihdytyksellä, jonka jälkeen kohde pitää sen identtisenä, kunnes nopeus vaihtelee (kiihtyy tai hidastuu) joten pysähtymiseen tarvitaan saman suuruinen negatiivinen työ kuin sen kertynyt kineettinen energia. Siten mitä pidempi aika, jolloin alkuvoima vaikuttaa liikkuvaan kappaleeseen, sitä suurempi on saavutettu nopeus ja sitä suurempi kineettinen energia saadaan.

Kineettisen energian ja potentiaalienergian ero

Kineettinen energia yhdessä potentiaalienergian kanssa lisää mekaanisen energian kokonaismäärän (E_m = E_c + E_s). Nämä kaksi tapaa mekaaninen energia, kinetiikka ja potentiaali, ne erotetaan siinä, että jälkimmäinen on energian määrä, joka liittyy kohteen lepotilaan ja se voi olla kolmea tyyppiä:

• Gravitaatiopotentiaalienergia. Se riippuu esineiden sijoituskorkeudesta ja vetovoimasta, jonka painovoima aiheuttaisi niihin.
• Joustava potentiaalienergia. Se tapahtuu, kun joustava esine palauttaa alkuperäisen muodon, kuten jousi purettuna.
• Sähköpotentiaalienergia. Se on tietyn sähkökentän tekemässä työssä, kun sen sisällä oleva sähkövaraus siirtyy kentän pisteestä äärettömyyteen.

Katso myös: Esimerkkejä potentiaalisesta energiasta

Kineettisen energian laskentakaava

Kineettistä energiaa edustaa symboli E_c (joskus myös E_– tai E₊ tai jopa T tai K) ja sen klassinen laskukaava on JA_c = ½. m. v²missä m edustaa massaa (kg) ja v edustaa nopeutta (m / s). Kineettisen energian mittayksikkö on joulea (J): 1 J = 1 kg. m²/ s².

Kun otetaan huomioon suorakulmainen koordinaatisto, kineettisen energian laskentakaavalla on seuraava muoto: JA_c= ½. m (ẋ² + ẏ² + ¿²)

Nämä formulaatiot vaihtelevat relativistisen mekaniikan ja kvanttimekaniikan suhteen.

Kineettisen energian harjoitukset

1. 860 kg: n auto kulkee nopeudella 50 km / h. Mikä on sen liike-energia?

Ensin muunnetaan 50 km / h arvoksi m / s = 13,9 m / s ja sovelletaan laskentakaavaa:

JA_c = ½. 860 kg. (13,9 m / s)² = 83000 J.

1. Kivi, jonka massa on 1500 kg, rullaa alas rinteestä ja kineettinen energia on 675000 J. Millä nopeudella kivi liikkuu?

Koska Ec = ½. m. v² meillä on 675000 J = ½. 1500 kg. v², ja kun ratkaisemme tuntemattoman, meidän on v² = 675000 J. 2/1500 kg. 1, mistä v² = 1350000 J / 1500 kg = 900 m / s, ja lopuksi: v = 30 m / s kun neliöjuuri 900 on ratkaistu.

Esimerkkejä kineettisestä energiasta

1. Mies rullalaudalla. Betonisen U: n rullalautailija kokee sekä potentiaalienergian (kun se pysähtyy hetkeksi päähänsä) että kineettisen energian (kun se palaa alaspäin ja ylöspäin). Rullalautailija, jolla on suurempi ruumiin massa, saa suuremman kineettisen energian, mutta myös sen, jonka rullalauta sallii hänen mennä suuremmilla nopeuksilla.
2. Posliinimaljakko, joka putoaa. Kun painovoima vaikuttaa vahingossa kompastuneeseen posliinimaljakoon, kineettinen energia kerääntyy kehoosi laskeutuessaan ja vapautuessaan törmätessään maahan. Matkan tuottama alkutyö kiihdyttää kehoa rikkomalla tasapainotilansa ja loput tapahtuu maan painovoiman avulla.
3. Heitetty pallo. Tulostamalla voimamme levossa olevalle pallolle kiihdytämme sitä tarpeeksi niin, että se kulkee etäisyyden meidän ja leikkikaverin välillä, mikä antaa sille kineettisen energian, jonka sitten kumppanimme on torjuttava sitä yhtä suurella tai suuremmalla työllä. ja siten pysäyttää liikkeen. Jos pallo on isompi, sen pysäyttäminen vaatii enemmän työtä kuin pieni pallo..
4. Kivi rinteessä. Oletetaan, että työnnämme kiven rinteelle. Työn, jota teemme työntämällä sitä, on oltava suurempi kuin kiven potentiaalinen energia ja painovoiman vetovoima sen massassa, muuten emme pysty siirtämään sitä ylöspäin, tai mikä vielä pahempaa, se murskaa meidät. Jos kivi, kuten Sisyphus, menee alaspäin vastakkaista kaltevuutta toiselle puolelle, se vapauttaa potentiaalisen energiansa kineettiseen energiaan, kun se putoaa alamäkeen. Tämä kineettinen energia riippuu kiven massasta ja nopeudesta, jonka se saavuttaa kaatumisen aikana.
5. Vuoristorata vaunu se saa kineettisen energian putoamisen aikana ja lisää sen nopeutta. Hetkiä ennen kuin se aloittaa laskeutumisen, kärryllä on potentiaalia eikä liike-energiaa; mutta kun liike on aloitettu, kaikki potentiaalinen energia muuttuu kineettiseksi ja saavuttaa maksimipisteen heti, kun kaatuminen loppuu ja uusi nousu alkaa. Tämä energia on muuten suurempi, jos kärry on täynnä ihmisiä kuin tyhjänä (sillä on suurempi massa).

Muun tyyppinen energia