Energia cinetică este energia pe care o posedă un obiect atunci când acesta se mișcă. Formula energiei cinetice este strâns legată de energia potențială și energia mecanică.
În această discuție, voi oferi o explicație a energiei cinetice, împreună cu contextul și exemplele problemei, astfel încât să fie mai ușor de înțeles ...
… Deoarece discuția despre energia cinetică apare foarte des în materialele de fizică ale liceului junior și superior, apare și foarte des în întrebările examinării naționale (examinare națională).
Definiția Energy
Energia este o măsură a capacității de a lucra.
Prin urmare, în fiecare activitate, indiferent dacă este să împingi o masă, să ridici lucruri, să alergi, ai nevoie de energie.
Există multe tipuri de energie, iar cea principală este
- Energie kinetică
- Energie potențială
Combinația dintre energia cinetică și energia potențială se mai numește energie mecanică
Energie kinetică
Energia cinetică este energia posedată de un obiect în mișcare.
Cuvântul cinetic provine din cuvântul grecesc kinetikos care înseamnă a te mișca. Prin urmare, din aceasta, toate obiectele în mișcare, desigur, au energie cinetică.
Valoarea energiei cinetice este strâns legată de masa și viteza obiectului. Cantitatea de energie cinetică este direct proporțională cu magnitudinea masei și este proporțională cu pătratul vitezei obiectului.
Un obiect cu o masă și o viteză mare, trebuie să aibă o energie cinetică mare atunci când se deplasează. Invers, obiecte a căror masă și viteză sunt mici, iar energia lor cinetică este de asemenea mică.
Exemple de energie cinetică sunt camioanele care se mișcă, atunci când alergi, și diverse alte mișcări.
Un alt exemplu pe care îl poți observa atunci când arunci pietre. Stânca pe care o arunci trebuie să aibă viteză și, prin urmare, are energie cinetică. Puteți vedea energia cinetică a acestei roci atunci când atinge ținta din fața ei.
Energie potențială
Energia potențială este energia posedată de obiecte datorită poziției sau poziției lor.
Spre deosebire de energia cinetică care este destul de clară, și anume atunci când un obiect se mișcă, energia potențială nu are o anumită formă.
Acest lucru se datorează faptului că energia potențială este în principiu energie care este încă potențială sau stocată în natură. Și va ieși doar atunci când își va schimba poziția.
Un exemplu de energie potențială pe care o puteți găsi cu ușurință este energia potențială dintr-un izvor.
Când strângeți un arc, acesta are energie potențială stocată. De aceea, atunci când eliberați mânerul pe un arc, acesta poate exercita o împingere.
Acest lucru se întâmplă deoarece energia stocată sub formă de energie postențială a fost eliberată.
Energie mecanică
Energia mecanică este cantitatea totală de energie cinetică și energie potențială.
Energia mecanică are anumite proprietăți unice, și anume că sub influența unei forțe conservatoare, cantitatea de energie mecanică va fi întotdeauna aceeași, chiar dacă valorile energiei potențiale și ale energiei cinetice sunt diferite.
Spuneți, luați de exemplu un mango care este copt pe un copac.
Când se află într-un copac, mango are energie potențială datorită poziției sale și nu are energie cinetică, deoarece este staționar.
Dar când mango este copt și cade, energia sa potențială va scădea pe măsură ce poziția sa s-a schimbat, în timp ce energia cinetică crește pe măsură ce viteza sa continuă să crească.
De asemenea, puteți înțelege același lucru uitându-vă la exemplul de caz de pe un roller coaster.
Mai mult, în această discuție, mă voi concentra pe tema energiei cinetice.
Citește și: Se vor epuiza combustibilii fosili în lume? Aparent nuTipuri și formule de energie cinetică
Energia cinetică există în mai multe tipuri în funcție de mișcare și fiecare are propria formulă de energie cinetică.
Următoarele sunt tipurile
Formula energiei cinetice (Energie cinetică translațională)
Aceasta este formula cea mai de bază pentru energia cinetică. Energia cinetică translațională sau așa-numita energie cinetică este energia cinetică atunci când obiectele se mișcă în translație.
E k = ½ xmx v2
Informație :
m = masa corpului rigid (kg)
v = viteza (m / s)
E k = energie cinetică (Joule)
Formula de energie cinetică de rotație
De fapt, nu toate obiectele se mișcă într-o tranziție liniară. Există, de asemenea, obiecte care se mișcă într-o mișcare circulară sau de rotație.
Formula energiei cinetice pentru acest tip de mișcare se numește formula energiei cinetice rotaționale, iar valorile sale sunt diferite de energia cinetică obișnuită.
Parametrii energiei cinetice de rotație utilizează momentul de inerție și viteza unghiulară, care sunt scrise în formula:
E r = ½ x I x ω2
Informație :
I = moment de inerție
ω = viteza unghiulară
Deci, pentru a calcula energia cinetică de rotație, trebuie să cunoașteți mai întâi momentul de inerție și viteza unghiulară a obiectului.
Formule relativistice de energie cinetică
Energia cinetică relativistă este energia cinetică atunci când un obiect se mișcă foarte repede.
Deoarece este atât de rapid, obiectele care se mișcă relativist au o viteză apropiată de viteza luminii.
În practică, este aproape imposibil ca obiectele mari să atingă această viteză. Prin urmare, această viteză foarte mare este în general atinsă de particulele care alcătuiesc atomul.
Formula pentru energia cinetică relativistă diferă de energia cinetică obișnuită, deoarece mișcarea ei nu mai este compatibilă cu mecanica newtoniană clasică. Prin urmare, abordarea se realizează cu teoria relativității a lui Einstein și formula poate fi scrisă după cum urmează
E k = (γ-1) mc2
Unde γ este constanta relativistă, c este viteza luminii și m este masa obiectului.
Relația energetică cu efortul
Munca sau munca este cantitatea de energie exercitată de o forță asupra obiectelor sau obiectelor care experimentează deplasarea.
Munca sau munca este definită ca produsul distanței parcurse de forță în direcția deplasării.
Exprimat în formă
W = Fs
Unde W = lucru (Joule), F = forță (N) și s = distanță (m).
Uită-te la următoarea imagine, astfel încât să înțelegi mai bine conceptul de afacere.
Valoarea muncii poate fi pozitivă sau negativă în funcție de direcția forței cu care este deplasată.
Dacă forța exercitată asupra obiectului este în direcția opusă deplasării sale, atunci lucrarea exercitată este negativă.
Dacă forța aplicată este în aceeași direcție ca deplasarea, atunci obiectul face o muncă pozitivă.
Dacă forța aplicată formează un unghi, atunci valoarea de lucru este calculată numai pe baza forței în direcția mișcării obiectului.
Munca este strâns legată de energia cinetică.
Valoarea muncii este egală cu schimbarea energiei cinetice.
Aceasta este notată ca:
W = ΔE k = 1/2 m (v 2 2 -v 1 2)
Unde W = funcționează, = schimbarea energiei cinetice, m = masa obiectului, v 2 2 = viteza finală și v 1 2 = viteza inițială.
Exemple de aplicare a conceptului de energie în viața de zi cu zi
Exemple de aplicare a energiei potențiale și anume
- Principiul de lucru al catapultei
În catapultă, există un cauciuc sau un arc care funcționează ca un lansator de rocă sau un glonț de jucărie. Cauciucul sau arcul care este tras și ținut are energie potențială. Dacă se eliberează cauciucul sau arcul, energia potențială se va transforma în energie cinetică
- Principiul de funcționare al energiei hidroelectrice
Principiul folosit este aproape același, și anume prin creșterea potențialului gravitațional al apei colectate.
Exemple de aplicare a energiei cinetice sunt:
- Cocosul în mișcare a căzut din copac
În acest caz, fructul de cocos este în mișcare, ceea ce înseamnă că are energie cinetică. Impactul acestei energii poate fi observat și atunci când nuca de cocos ajunge la o lovitură de pământ.
- Lovind mingea
Dacă îți place să joci fotbal, trebuie să dai și tu cu piciorul mingii.
Lovirea unei mingi este un exemplu de aplicare a relației dintre energia cinetică și muncă. Lovesti mingea cu piciorul, ceea ce înseamnă că lucrezi la minge. Mingea transformă apoi acest efort în energie cinetică, astfel încât mingea să se poată mișca rapid.
Citește și: Centrala electrică Caci Maki Netizen (PLTCMN) este o idee foarte proastăUn exemplu de problemă cu energia cinetică
Exemplu de problemă de energie cinetică 1
O mașină cu o masă de 500 kg călătorește cu o viteză de 25 m / s. Calculați energia cinetică a mașinii la viteza respectivă! Ce se va întâmpla dacă mașina frânează brusc?
Este cunoscut:
Masa mașinii (m) = 500 kg
Viteza mașinii (v) = 25 m / s
Întrebat:
Energie cinetică și evenimente dacă mașina frânează brusc
Răspuns:
Energia cinetică a unei mașini sedan poate fi calculată după cum urmează:
Ek = 1/2. m v2
Ek = 1/2. 500. (25) 2
Ek = 156.250 Jouli
Când mașina frânează, mașina se va opri. Energia cinetică va fi transformată în energie termică și energie sonoră generată de fricțiunea dintre frâne și axe și anvelopele de pe drum.
Exemplu de problemă a energiei cinetice 2
Un jeep are o energie cinetică de 560.000 Jouli. Dacă mașina are o masă de 800 kg, atunci viteza jeep-ului este ...
Este cunoscut:
Energia cinetică (Ek) = 560.000 Joule
Masa mașinii (m) = 800 kg
Întrebat:
Viteza mașinii (v)?
Răspuns:
Ek = 1/2. m v2
v = √ 2 x Ek / m
v = √ 2 x 560.000 / 800
v = 37,42 m / s
Deci viteza jeep-ului este de 37,42 m / s
Exemplu Problema 3 Energia și munca cinetică
Un bloc cu o masă de 5 kg alunecă pe suprafață la o viteză de 2,5 m / s. Ceva mai târziu, blocul circula cu o viteză de 3,5 m / s. Care este munca totală realizată pe bloc în acest timp?
Este cunoscut:
Masa obiectului = 5 kg
Viteza inițială (V1) = 2,5 m / s
Viteza obiectului final (V2) = 3,5 m / s
Întrebat:
Munca totală efectuată asupra obiectului?
Răspuns:
W = ΔE k
L = 1/2 m (v 2 2-v 1 2)
W = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)
W = 15 Jouli
Deci lucrarea totală aplicată obiectului este de 15 Jouli.
Exemplu de problemă 4 Energie mecanică
Un măr cu o masă de 300 de grame cade din poho la o înălțime de 10 metri. Dacă magnitudinea greutății (g) = 10 m / s2, calculați energia mecanică din mere!
Este cunoscut:
- masa obiectului: 300 grame (0,3 kg)
- greutatea g = 10 m / s2
- înălțimea h = 10 m
Întrebat:
Mere cu energie mecanică (Em)?
Răspuns:
Dacă obiectul cade și viteza este necunoscută, se presupune că energia cinetică (Ek) este zero (Ek = 0)
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Ep
Em = mgh
Em = 0,3 kg. 10 .10
Em = 30 jouli
Concluzie
Energia mecanică deținută de mărul căzut este de 30 de jouli.
Exemplu Problema 5 Energie mecanică
O carte cu o greutate de 1 kg a căzut din clădire. Când cade la pământ, viteza cărții este de 20 m / s. Care este înălțimea clădirii în care a căzut cartea dacă valoarea g = 10 m / s2?
Este cunoscut
- masa m = 1 kg
- viteza v = 20 m / s
- greutatea g = 10 m / s2
Întrebat
Înălțimea clădirii (h)
Răspuns
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Ep = maxim
Ek1 = 0 (deoarece cartea nu sa mutat încă
Ep2 = 0 (deoarece cartea este deja la sol și nu are înălțime)
Ek2 = maxim
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 metri.
Concluzie
Deci, înălțimea clădirii în care a căzut cartea este de 20 de metri înălțime.
Exemplu de problemă 6 Găsiți viteza dacă se cunoaște energia cinetică
Care este viteza unui obiect cu masa de 30 kg cu o energie cinetică de 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
Exemplu problema 7 Găsiți masa dacă se cunoaște energia cinetică
Care este masa unui obiect cu o energie cinetică de 100 J și o viteză de 5 m / s?
EK = 0,5 x mv2
100 J = 0,5 xmx 52
m = 8 kg
Astfel, de această dată discuția despre formula energiei cinetice. Sperăm că această discuție este utilă și o puteți înțelege.
De asemenea, puteți citi diverse rezumate ale altor materiale școlare la Saintif.
Referinţă
- Ce este energia cinetică - Academia Khan
- Energie cinetică - clasă de fizică
- Energie cinetică, potențială, mecanică | Formule, explicații, exemple, întrebări - TheGorbalsla.com
- Efort și energie - Studio de studiu
