Energia kinetyczna: definicja, rodzaje i związek z pracą

  • Energia kinetyczna zależy od masy i prędkości obiektu.
  • Można to obliczyć ze wzoru Ec = ½ mv².
  • Istnieją różne rodzaje energii kinetycznej, takie jak translacja i rotacja.

Energia kinetyczna to energia ruchu

Na pewno studiowałeś w instytucie energia kinetyczna w przedmiocie fizyki. Jeśli nie, prawdopodobnie słyszałeś o tym w jakimś badaniu naukowym lub w mediach. Jest to energia kluczowa w badaniu ruchu obiektów. Jednak wiele osób nadal nie ma pewności, co tak naprawdę oznacza energia kinetyczna, jak ona działa i jak jest mierzona.

W tym artykule będziemy oferować kompletny przewodnik o energii kinetycznej, zagłębiając się w jej definicję, zastosowania, rodzaje i sposób jej obliczania. Dodatkowo podamy przydatne przykłady i omówimy koncepcje związane z innymi rodzajami energii, abyś w pełni zrozumiał znaczenie energii kinetycznej w fizyce i życiu codziennym.

Chcesz wiedzieć wszystko o energii kinetycznej? Aby się tego dowiedzieć, musisz po prostu czytać dalej

Jaka jest definicja energii kinetycznej?

równanie energii kinetycznej

Niektórzy ludzie myślą, że mówiąc o energii kinetycznej, odnosi się ona do pewnego rodzaju energii wykorzystywanej do wytwarzania energii elektrycznej lub podobnego zasobu. Jednak energia kinetyczna to po prostu energię, którą obiekt posiada w wyniku swego ruchu. W prosty sposób można powiedzieć, że każdy poruszający się obiekt ma energię kinetyczną.

Aby obiekt będący w spoczynku zaczął się poruszać, należy przyłożyć do niego siłę. Po przyłożeniu tej siły obiekt pokonuje siły oporu (takie jak tarcie gruntu lub powietrza) i zaczyna się poruszać. Podczas tego procesu energię związaną z poruszającym się obiektem nazywamy energią kinetyczną.

Dlatego Energia kinetyczna zależy od dwóch kluczowych czynników: masy obiektu i jego prędkości. Im większa masa i prędkość, tym większą energię kinetyczną będzie miał obiekt. Wzrost prędkości powoduje znaczny wzrost energii, ponieważ energia zależy od prędkości kwadratowo.

Energię tę można przenieść z jednego obiektu na drugi. Na przykład w przypadku zderzenia część energii kinetycznej uderzającego obiektu zostaje przeniesiona na obiekt uderzony.

Zależność energii kinetycznej od pracy

Energia kinetyczna jest ściśle związana z pojęciem pracy w fizyce. On praca wykonywane na obiekcie w celu zmiany jego prędkości nadaje mu energię kinetyczną. Pracę tę definiuje się jako iloczyn siły przyłożonej do obiektu i drogi, jaką przebywa obiekt pod wpływem tej siły.

Równanie pracy to:

W = F · re · cos(θ)

tutaj W czy praca została wykonana, F jest wielkością przyłożonej siły, d jest przebytą odległością, oraz θ jest kątem pomiędzy siłą i przemieszczeniem.

Energię kinetyczną możemy traktować jako pracę wymaganą do doprowadzenia obiektu ze stanu spoczynku do jego aktualnej prędkości.

Rodzaje energii kinetycznej

Definicja i wzory na energię kinetyczną

Istnieją dwa główne rodzaje energii kinetycznej, w zależności od rodzaju ruchu, jaki opisuje obiekt:

  • Translacyjna energia kinetyczna: Występuje, gdy obiekt porusza się po prostej ścieżce. Na przykład, gdy samochód porusza się po prostej drodze, ma translacyjną energię kinetyczną.
  • Obrotowa energia kinetyczna: Pojawia się, gdy obiekt obraca się wokół własnej osi. Najbardziej wyraźnym przykładem jest obracające się koło lub poruszające się łopatki wentylatora.

Oprócz tych typów energia kinetyczna może również objawiać się na innych poziomach. Na przykład na poziomie mikroskopowym ruch atomów w ciele stałym powoduje: cieplna energia kinetyczna, który jest odpowiedzialny za ciepło. Elektrony poruszające się w obwodzie również generują elektryczna energia kinetyczna.

Jak obliczana jest energia kinetyczna?

Obliczenie energii kinetycznej obiektu jest stosunkowo proste, jeśli znasz jego masę i prędkość. Ogólna formuła Energia kinetyczna jest podawany przez:

Wzór na energię kinetyczną

Aby lepiej zrozumieć to równanie, warto wyjaśnić pojęcia:

  • Ec: Reprezentuje energię kinetyczną mierzoną w dżulach (J).
  • m: Jest to masa obiektu mierzona w kilogramach (kg).
  • v: Odpowiada prędkości obiektu, mierzonej w metrach na sekundę (m/s).

Jak widać, energia kinetyczna jest proporcjonalna do masy, ale zależy od kwadratu prędkości, co oznacza, że ​​podwojenie prędkości obiektu czterokrotnie zwiększa jego energię kinetyczną.

Co więcej, energia kinetyczna obiektu może zawsze być dodatnia lub co najmniej równa zeru, jeśli obiekt znajduje się w spoczynku.

Przyspieszenie i tarcie w energii kinetycznej

energia kinetyczna Nie działa samodzielnie we wszechświecie. Często pod wpływem innych sił, przede wszystkim siła tarcia i przyspieszenie.

Kiedy przykładamy siłę do obiektu, zaczyna on przyspieszać. Wraz ze wzrostem prędkości wzrasta również energia kinetyczna. Jeśli jednak przestaniemy przykładać siłę, inne czynniki, takie jak tarcie powietrza lub kontakt z podłożem, zaczną spowalniać obiekt. Proces ten zmniejsza jego energię kinetyczną, aż w końcu obiekt się zatrzyma.

Z tego powodu znajomość sił tarcia jest niezbędna do zrozumienia zachowania poruszającego się obiektu. Na przykład podczas jazdy samochodem energia kinetyczna kół stale oddziałuje z podłożem, co określa ilość mocy potrzebnej do utrzymania samochodu w ruchu.

Wzór na energię kinetyczną: zastosowanie w mechanice klasycznej i relatywistycznej

W mechanice klasycznej, występujące prędkości są znacznie mniejsze od prędkości światła. W tym przypadku formuła Ec = ½ mv² Doskonale sprawdza się przy obliczaniu energii kinetycznej obiektu.

Jednak w mechanika relatywistyczna, należy wziąć pod uwagę skutki Szczególna teoria względności Einsteina, gdy obiekty poruszają się z prędkością bliską światłu. W tej sytuacji klasyczna postać wzoru nie jest dokładna i stosuje się bardziej złożoną wersję wywodzącą się ze słynnego równania Einsteina. E=m².

Przykłady energii kinetycznej

definicja i wzory na energię kinetyczną 2

  • Wyrzucona piłka: Rzucając piłkę, dajesz jej energię kinetyczną. Ilość energii zależy od prędkości piłki i jej masy.
  • Poruszający się samochód: Samochód w ruchu ma energię kinetyczną, która będzie zależała od jego masy i prędkości. Podczas hamowania następuje rozpraszanie energii kinetycznej, głównie poprzez tarcie hamulców i opon o podłoże.
  • Kolejki górskie: Podczas jazdy kolejką górską samochody magazynują energię potencjalną, która podczas jazdy po zboczu zamienia się w energię kinetyczną.
  • spadające kamienie: Obiekt spadający z określonej wysokości zyskuje energię kinetyczną w miarę przyspieszania. Ten typ ruchu skumulowanego jest używany w wielu eksperymentach fizycznych i przykładach ze świata rzeczywistego.

Energia kinetyczna odgrywa kluczową rolę w niezliczonych codziennych sytuacjach i ma fundamentalne znaczenie dla zrozumienia interakcji poruszających się obiektów w naszym świecie. Od najprostszego ruchu piłki po badanie elektronów w fizyce kwantowej, wszystko jest powiązane prawami rządzącymi tą formą energii.


Zostaw swój komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

*

*

  1. Odpowiedzialny za dane: Miguel Ángel Gatón
  2. Cel danych: kontrola spamu, zarządzanie komentarzami.
  3. Legitymacja: Twoja zgoda
  4. Przekazywanie danych: Dane nie będą przekazywane stronom trzecim, z wyjątkiem obowiązku prawnego.
  5. Przechowywanie danych: baza danych hostowana przez Occentus Networks (UE)
  6. Prawa: w dowolnym momencie możesz ograniczyć, odzyskać i usunąć swoje dane.

      Prawda powiedział

    W ogóle mi to nie pomogło, chciałem tylko wiedzieć, jak obliczyć energię kinetyczną, wszystko, co powiedział tekst, już wiem