Energia kinetyczna to energia posiadana przez obiekt, gdy się porusza. Wzór na energię kinetyczną jest ściśle powiązany z energią potencjalną i energią mechaniczną.
W tej dyskusji przedstawię wyjaśnienie energii kinetycznej wraz z kontekstem i przykładami problemu, aby łatwiej było zrozumieć ...
… Ponieważ dyskusja na temat energii kinetycznej pojawia się bardzo często w materiale fizycznym gimnazjum i liceum, bardzo często pojawia się również w pytaniach ONZ (egzaminów państwowych).
Definicja energii
Energia jest miarą zdolności do pracy.
Dlatego do każdej czynności, czy to pchania stołu, podnoszenia rzeczy, biegania, potrzebujesz energii.
Istnieje wiele rodzajów energii, a głównym jest
- Energia kinetyczna
- Energia potencjalna
Połączenie energii kinetycznej i energii potencjalnej jest również nazywane energią mechaniczną
Energia kinetyczna
Energia kinetyczna to energia posiadana przez poruszający się obiekt.
Słowo kinetic pochodzi od greckiego słowa kinetikos, które oznacza poruszanie się. Dlatego też wszystkie obiekty w ruchu mają oczywiście energię kinetyczną.
Wartość energii kinetycznej jest ściśle związana z masą i prędkością obiektu. Ilość energii kinetycznej jest wprost proporcjonalna do wielkości masy i jest proporcjonalna do kwadratu prędkości ciała.
Obiekt o dużej masie i prędkości musi mieć dużą energię kinetyczną podczas ruchu. I odwrotnie, obiekty, których masa i prędkość są małe, ich energia kinetyczna jest również mała.
Przykładami energii kinetycznej są ciężarówki, które poruszają się podczas biegu i różne inne ruchy.
Kolejny przykład, który możesz zaobserwować, rzucając kamieniami. Rzucany kamień musi mieć prędkość, a zatem ma energię kinetyczną. Możesz zobaczyć energię kinetyczną tej skały, gdy uderza w cel przed nią.
Energia potencjalna
Energia potencjalna to energia posiadana przez przedmioty ze względu na ich położenie lub położenie.
W przeciwieństwie do energii kinetycznej, która jest dość wyraźna, a mianowicie gdy obiekt się porusza, energia potencjalna nie ma określonej formy.
Dzieje się tak, ponieważ energia potencjalna to zasadniczo energia, która jest nadal potencjalna lub przechowywana w naturze. I wyjdzie dopiero, gdy zmieni pozycję.
Przykładem energii potencjalnej, którą można łatwo znaleźć, jest energia potencjalna wiosny.
Kiedy ściskasz sprężynę, ma ona zmagazynowaną energię potencjalną. Dlatego kiedy puszczasz uchwyt na sprężynie, może ona wywierać nacisk.
Dzieje się tak, ponieważ zmagazynowana energia w postaci energii potencjalnej została uwolniona.
Energia mechaniczna
Energia mechaniczna to całkowita ilość energii kinetycznej i energii potencjalnej.
Energia mechaniczna ma pewne unikalne właściwości, a mianowicie to, że pod wpływem siły zachowawczej ilość energii mechanicznej będzie zawsze taka sama, chociaż wartości energii potencjalnej i energii kinetycznej są różne.
Powiedzmy, na przykład mango dojrzewające na drzewie.
Kiedy znajduje się na drzewie, mango ma energię potencjalną ze względu na swoje położenie i nie ma energii kinetycznej, ponieważ jest stacjonarne.
Ale kiedy mango dojrzeje i opadnie, jego energia potencjalna zmniejszy się wraz ze zmianą jego położenia, podczas gdy jego energia kinetyczna wzrośnie wraz ze wzrostem prędkości.
Możesz również zrozumieć to samo, patrząc na przykład na kolejce górskiej.
Ponadto w tej dyskusji skupię się na temacie energii kinetycznej.
Przeczytaj także: Czy skończą się paliwa kopalne na świecie? Najwyraźniej nieRodzaje i wzory energii kinetycznej
Energia kinetyczna istnieje w kilku typach w zależności od jej ruchu, a każdy z nich ma swój własny wzór na energię kinetyczną.
Poniżej przedstawiono typy
Wzór na energię kinetyczną (translacyjna energia kinetyczna)
To najbardziej podstawowy wzór na energię kinetyczną. Translacyjna energia kinetyczna lub tak zwana energia kinetyczna to energia kinetyczna, gdy obiekty poruszają się translacyjnie.
E k = ½ xmx v2
Informacja :
m = masa sztywnego nadwozia (kg)
v = prędkość (m / s)
E k = energia kinetyczna (dżul)
Wzór na rotacyjną energię kinetyczną
W rzeczywistości nie wszystkie obiekty poruszają się liniowo. Istnieją również obiekty, które poruszają się ruchem okrężnym lub obrotowym.
Wzór na energię kinetyczną dla tego typu ruchu nazywany jest wzorem na energię kinetyczną obrotu, a jego wartości różnią się od zwykłej energii kinetycznej.
Parametry w obrotowej energii kinetycznej wykorzystują moment bezwładności i prędkość kątową, które zapisujemy we wzorze:
E r = ½ x I x ω2
Informacja :
I = moment bezwładności
ω = prędkość kątowa
Aby więc obliczyć obrotową energię kinetyczną, musisz najpierw znać moment bezwładności i prędkość kątową obiektu.
Relatywistyczne wzory energii kinetycznej
Relatywistyczna energia kinetyczna to energia kinetyczna, gdy obiekt porusza się bardzo szybko.
Ponieważ jest tak szybki, obiekty poruszające się relatywistycznie mają prędkość zbliżoną do prędkości światła.
W praktyce osiągnięcie takiej prędkości przez duże obiekty jest prawie niemożliwe. Dlatego ta bardzo duża prędkość jest na ogół osiągana przez cząstki tworzące atom.
Wzór na relatywistyczną energię kinetyczną różni się od zwykłej energii kinetycznej, ponieważ jej ruch nie jest już zgodny z klasyczną mechaniką Newtona. Dlatego podejście jest realizowane z teorią względności Einsteina, a wzór można zapisać w następujący sposób
E k = (γ-1) mc2
Gdzie γ jest stałą relatywistyczną, c jest prędkością światła, a m jest masą obiektu.
Relacja energetyczna z wysiłkiem
Praca lub praca to ilość energii wywierana przez siłę na przedmioty lub przedmioty, które ulegają przemieszczeniu.
Pracę lub pracę definiuje się jako iloczyn odległości przebytej przez siłę w kierunku przemieszczenia.
Wyrażone w formularzu
W = Fs
Gdzie W = praca (dżul), F = siła (N), a s = odległość (m).
Spójrz na poniższy rysunek, aby lepiej zrozumieć koncepcję firmy.
Wartość pracy może być dodatnia lub ujemna w zależności od kierunku siły, z jaką jest przemieszczana.
Jeżeli siła wywierana na obiekt jest w kierunku przeciwnym do jego przemieszczenia, to wywierana praca jest ujemna.
Jeśli przyłożona siła jest w tym samym kierunku co przemieszczenie, obiekt wykonuje pozytywną pracę.
Jeżeli przyłożona siła tworzy kąt, wówczas wartość pracy jest obliczana tylko na podstawie siły działającej w kierunku ruchu obiektu.
Praca jest ściśle związana z energią kinetyczną.
Wartość pracy jest równa zmianie energii kinetycznej.
Jest to oznaczone jako:
W = ΔE k = 1/2 m (v 2 2 -v 1 2)
Gdzie W = praca, = zmiana energii kinetycznej, m = masa ciała, v 2 2 = prędkość końcowa, v 1 2 = prędkość początkowa.
Przykłady zastosowania pojęcia energii w życiu codziennym
Przykłady wykorzystania energii potencjalnej, tj
- Zasada działania katapulty
W katapulty znajduje się guma lub sprężyna, która działa jak wyrzutnia skał lub zabawkowy pocisk. Wyciągnięta i przytrzymana guma lub sprężyna ma potencjalną energię. Jeśli guma lub sprężyna zostaną zwolnione, energia potencjalna zamieni się w energię kinetyczną
- Zasada działania energii wodnej
Zastosowana zasada jest prawie taka sama, a mianowicie poprzez zwiększenie potencjału grawitacyjnego zebranej wody.
Przykłady zastosowania energii kinetycznej to:
- Poruszający się kokos spadł z drzewa
W tym przypadku orzech kokosowy się porusza, co oznacza, że ma energię kinetyczną. Wpływ tej energii można również zauważyć, gdy orzech kokosowy uderzy o ziemię.
- Kopanie piłki
Jeśli lubisz grać w piłkę nożną, musisz też dużo kopać.
Kopanie piłki to przykład zastosowania zależności między energią kinetyczną a pracą. Kopiesz piłkę stopą, co oznacza, że pracujesz nad piłką. Następnie piłka przekształca ten wysiłek w energię kinetyczną, dzięki czemu może się szybko poruszać.
Przeczytaj także: Elektrownia Caci Maki Netizen (PLTCMN) to bardzo zły pomysłPrzykład problemu energii kinetycznej
Przykład problemu energii kinetycznej 1
Samochód o masie 500 kg porusza się z prędkością 25 m / s. Oblicz energię kinetyczną samochodu przy tej prędkości! Co się stanie, jeśli samochód nagle zahamuje?
Jest znany:
Masa samochodu (m) = 500 kg
Prędkość samochodu (v) = 25 m / s
Zapytał:
Energia kinetyczna i zdarzenia w przypadku nagłego hamowania samochodu
Odpowiedź:
Energię kinetyczną samochodu typu sedan można obliczyć w następujący sposób:
Ek = 1/2. m v2
Ek = 1/2. 500. (25) 2
Ek = 156 250 dżuli
Kiedy samochód zahamuje, samochód się zatrzyma. Energia kinetyczna zostanie przekształcona w energię cieplną i energię dźwiękową generowaną przez tarcie między hamulcami a osiami i oponami na drodze.
Przykład problemu energii kinetycznej 2
Dżip ma energię kinetyczną 560 000 dżuli. Jeśli samochód ma masę 800 kg, prędkość jeepa wynosi…
Jest znany:
Energia kinetyczna (Ek) = 560 000 dżuli
Masa samochodu (m) = 800 kg
Zapytał:
Prędkość samochodu (v)?
Odpowiedź:
Ek = 1/2. m v2
v = √ 2 x Ek / m
v = √ 2 x 560 000/800
v = 37,42 m / s
Tak więc prędkość jeepa wynosi 37,42 m / s
Przykład Problem 3 Energia kinetyczna i praca
Blok o masie 5 kg ślizga się po powierzchni z prędkością 2,5 m / s. Po pewnym czasie blok poruszał się z prędkością 3,5 m / s. Jaka jest całkowita praca wykonana na bloku w tym czasie?
Jest znany:
Masa przedmiotu = 5 kg
Prędkość początkowa (V1) = 2,5 m / s
Prędkość obiektu końcowego (V2) = 3,5 m / s
Zapytał:
Całkowita praca wykonana na obiekcie?
Odpowiedź:
W = ΔE k
W = 1/2 m (v 2 2-v 1 2)
W = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)
W = 15 dżuli
Zatem całkowita praca zastosowana do obiektu wynosi 15 dżuli.
Przykładowy problem 4 Energia mechaniczna
Jabłko o masie 300 gramów spada z poho na wysokości 10 metrów. Jeśli siła ciężkości (g) = 10 m / s2, oblicz energię mechaniczną jabłek!
Jest znany:
- masa przedmiotu: 300 gramów (0,3 kg)
- grawitacja g = 10 m / s2
- wysokość h = 10 m
Zapytał:
Energia mechaniczna (Em) jabłka?
Odpowiedź:
Jeśli obiekt spada, a prędkość jest nieznana, zakłada się, że energia kinetyczna (Ek) wynosi zero (Ek = 0)
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Ep
Em = mgh
Em = 0,3 kg. 10 .10
Em = 30 dżuli
Wniosek
Energia mechaniczna, jaką posiada upadłe jabłko, wynosi 30 dżuli.
Przykład Problem 5 Energia mechaniczna
Z budynku spadła książka o wadze 1 kg. Kiedy książka spada na ziemię, prędkość książki wynosi 20 m / s. Jaka jest wysokość budynku, w którym spadła książka, jeśli wartość g = 10 m / s2?
Jest znany
- masa m = 1 kg
- prędkość v = 20 m / s
- grawitacja g = 10 m / s2
Zapytał
Wysokość budynku (h)
Odpowiedź
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Ep = maksimum
Ek1 = 0 (ponieważ książka nie została jeszcze przeniesiona
Ep2 = 0 (ponieważ książka jest już na ziemi i nie ma wysokości)
Ek2 = maksimum
m1.g. h1 + 0 = 0 + 1/2 m1.v 2 2
1 x 10 xh = 1/2 x 1 x (20) 2
10 xh = 200
h = 200/10
h = 20 metrów.
Wniosek
Tak więc wysokość budynku, w którym spadła książka, wynosi 20 metrów.
Przykładowe zadanie 6 Znajdź prędkość, jeśli znana jest energia kinetyczna
Jaka jest prędkość obiektu o masie 30 kg i energii kinetycznej 500 J?
EK = 1/2 x mv2
500 = 1/2 x 30 x v2
500 = 1/2 x 30 x v2
v2 = 33,3
v = 5,77 m / s
Przykładowy problem 7 Znajdź masę, jeśli znana jest energia kinetyczna
Jaka jest masa obiektu o energii kinetycznej 100 J i prędkości 5 m / s?
EK = 0,5 x mv2
100 J = 0,5 xmx 52
m = 8 kg
Stąd dyskusja na temat wzoru na energię kinetyczną tym razem. Mam nadzieję, że ta dyskusja jest przydatna i możesz ją zrozumieć.
Możesz również przeczytać różne streszczenia innych materiałów szkolnych w Saintif.
Odniesienie
- Czym jest energia kinetyczna - Khan Academy
- Energia kinetyczna - lekcje fizyki
- Energia kinetyczna, potencjalna, mechaniczna | Formuły, wyjaśnienia, przykłady, pytania - TheGorbalsla.com
- Wysiłek i energia - Study Studio
