Кінетична енергія - це енергія, якою володіє об’єкт під час руху. Формула кінетичної енергії тісно пов'язана з потенційною енергією та механічною енергією.
У цій дискусії я дам пояснення кінетичної енергії, а також контекст та приклади проблеми, щоб було легше зрозуміти ...
… Оскільки дискусія про кінетичну енергію дуже часто з’являється у матеріалах фізики молодших та старших класів середньої школи, вона також часто виступає в питаннях ООН (Національний іспит).
Визначення енергії
Енергія - це міра здатності виконувати роботу.
Тому в кожному занятті, будь то штовхання столу, підняття речей, біг, вам потрібна енергія.
Є багато видів енергії, і основним є
- Кінетична енергія
- Потенційна енергія
Поєднання кінетичної енергії та потенційної енергії також називають механічною енергією
Кінетична енергія
Кінетична енергія - це енергія, якою володіє рухомий об’єкт.
Слово kinetic походить з грецької мови, а саме kinetikos, що означає рухатися. Тому від цього всі рухомі об’єкти, звичайно, мають кінетичну енергію.
Значення кінетичної енергії тісно пов’язане з масою та швидкістю руху об’єкта. Кількість кінетичної енергії прямо пропорційна величині маси і пропорційна квадрату швидкості руху об’єкта.
Об'єкт з великою масою і швидкістю повинен мати велику кінетичну енергію при русі. Навпаки, у об’єктів, маса та швидкість яких мала, їхня кінетична енергія також мала.
Прикладами кінетичної енергії є вантажівки, які рухаються під час бігу, та різні інші рухи.
Ще один приклад, який ви можете спостерігати, коли кидаєте каміння. Порода, яку ви кидаєте, повинна мати швидкість, а отже, вона має кінетичну енергію. Ви можете побачити кінетичну енергію цієї гірської породи, коли вона потрапляє в ціль перед нею.
Потенційна енергія
Потенційна енергія - це енергія, якою володіють предмети через їх положення чи положення.
На відміну від кінетичної енергії, яка має досить чітку форму, тобто коли об'єкт рухається, потенційна енергія не має певної форми.
Це пояснюється тим, що потенційна енергія - це в основному енергія, яка все ще є потенційною або зберігається в природі. І вийде лише тоді, коли він змінить свою позицію.
Прикладом потенційної енергії, яку ви легко знайдете, є потенційна енергія джерела.
Коли ви стискаєте пружину, у неї накопичується потенційна енергія. Ось чому, коли ви відпускаєте хватку на пружині, вона може здійснити поштовх.
Це відбувається тому, що накопичена енергія у вигляді потенційної енергії була звільнена.
Механічна енергія
Механічна енергія - це загальна кількість кінетичної енергії та потенційної енергії.
Механічна енергія має певні унікальні властивості, а саме те, що під впливом консервативної сили кількість механічної енергії завжди буде однаковою, хоча значення потенційної енергії та кінетичної енергії різні.
Скажімо, візьмемо для прикладу манго, що дозрів на дереві.
Коли воно знаходиться в дереві, манго має потенційну енергію завдяки своєму положенню, і воно не має кінетичної енергії, оскільки воно нерухомо.
Але коли манго дозріває і падає, його потенційна енергія зменшуватиметься, коли його положення змінюватиметься, тоді як його кінетична енергія зростатиме, коли його швидкість продовжить зростати.
Ви також можете зрозуміти те саме, подивившись приклад справи на американських гірках.
Крім того, у цій дискусії я зупинюсь на темі кінетичної енергії.
Читайте також: Чи закінчиться викопне паливо у світі? Мабуть, ніВиди та формули кінетичної енергії
Кінетична енергія існує декількох типів відповідно до свого руху, і кожен має свою формулу кінетичної енергії.
Нижче наведені типи
Формула кінетичної енергії (поступальна кінетична енергія)
Це найосновніша формула кінетичної енергії. Поступальна кінетична енергія або так звана кінетична енергія - це кінетична енергія, коли предмети рухаються в процесі перекладу.
E k = ½ xmx v2
Інформація:
m = маса твердого тіла (кг)
v = швидкість (м / с)
E k = кінетична енергія (Джоуль)
Формула обертової кінетичної енергії
Насправді не всі об'єкти рухаються в лінійному переході. Є також предмети, які рухаються круговими або обертальними рухами.
Формула кінетичної енергії для цього типу руху називається формулою обертальної кінетичної енергії, і її значення відрізняються від звичайної кінетичної енергії.
Параметри моменту інерції та кутової швидкості використання кінетичної енергії обертання, які записані у формулі:
E r = ½ x I x ω2
Інформація:
I = момент інерції
ω = кутова швидкість
Отже, для обчислення кінетичної енергії обертання потрібно спочатку знати момент інерції та кутову швидкість об’єкта.
Релятивістські формули кінетичної енергії
Релятивістська кінетична енергія - це кінетична енергія, коли об'єкт рухається дуже швидко.
Оскільки це так швидко, об’єкти, що рухаються релятивістично, мають швидкість, близьку до швидкості світла.
На практиці великим об’єктам майже неможливо досягти такої швидкості. Отже, ця дуже велика швидкість, як правило, досягається частинками, що складають атом.
Формула релятивістської кінетичної енергії відрізняється від звичайної кінетичної енергії, оскільки її рух вже не сумісний з класичною ньютонівською механікою. Отже, підхід здійснюється з теорією відносності Ейнштейна, і формулу можна записати наступним чином
E k = (γ-1) mc2
Де γ - релятивістська константа, c - швидкість світла, m - маса об’єкта.
Енергетичні відносини з зусиллями
Робота або робота - це кількість енергії, що діє під дією сили на предмети або предмети, які зазнають переміщення.
Робота або робота визначається як добуток відстані, пройденої силою в напрямку переміщення.
Виражається у формі
W = Fs
Де W = робота (Джоуль), F = сила (N) і s = відстань (м).
Подивіться на наступну картину, щоб краще зрозуміти концепцію бізнесу.
Значення роботи може бути позитивним або негативним залежно від напрямку сили, з якою вона зміщується.
Якщо сила, що чиниться на об'єкт, знаходиться у напрямку, протилежному його зміщенню, то надана робота є негативною.
Якщо прикладена сила рухається в тому ж напрямку, що і зміщення, то об’єкт виконує позитивну роботу.
Якщо прикладена сила утворює кут, тоді робоча величина обчислюється лише виходячи із сили, спрямованої на рух об’єкта.
Робота тісно пов’язана з кінетичною енергією.
Значення роботи дорівнює зміні кінетичної енергії.
Це позначається як:
W = ΔE k = 1/2 м (v 2 2 -v 1 2)
Де W = робота, = зміна кінетичної енергії, m = маса об'єкта, v 2 2 = кінцева швидкість і v 1 2 = початкова швидкість.
Приклади застосування поняття енергії у повсякденному житті
Приклади застосування потенційної енергії, а саме
- Принцип роботи катапульти
У катапульти є гума або пружина, яка виконує функцію пускової установки або іграшкової кулі. Гума або пружина, яку тягнуть і утримують, має потенційну енергію. Якщо гума або пружина звільняються, потенційна енергія перетворюється на кінетичну енергію
- Принцип роботи гідроелектростанції
Принцип, який застосовується, майже однаковий, а саме за рахунок збільшення гравітаційного потенціалу води, що збирається.
Прикладами застосування кінетичної енергії є:
- Кокосовий горіх, що рухався, впав з дерева
У цьому випадку кокосовий плід рухається, це означає, що він має кінетичну енергію. Вплив цієї енергії також можна помітити, коли кокосовий горіх досягає стуку на землі.
- Штурхати м'яч
Якщо ви любите грати у футбол, то ви, мабуть, теж сильно б'єте м'ячем.
Штурхання м’яча - приклад застосування взаємозв’язку між кінетичною енергією та роботою. Ви б'єте м’ячем ногою, а це означає, що ви працюєте над м’ячем. Потім куля перетворює ці зусилля на кінетичну енергію, щоб куля могла швидко рухатися.
Також читайте: Електростанція Caci Maki Netizen (PLTCMN) - дуже погана ідеяПриклад проблеми кінетичної енергії
Приклад завдання кінетичної енергії 1
Автомобіль масою 500 кг рухається зі швидкістю 25 м / с. Обчисліть кінетичну енергію автомобіля з такою швидкістю! Що станеться, якщо машина раптово загальмує?
Відомий:
Маса автомобіля (м) = 500 кг
Швидкість автомобіля (v) = 25 м / с
Запитали:
Кінетична енергія та події, якщо машина раптово загальмує
Відповідь:
Кінетичну енергію седана можна розрахувати наступним чином:
Ек = 1/2. м v2
Ек = 1/2. 500. (25) 2
Ек = 156 250 джоулів
Коли машина загальмує, машина зупиниться. Кінетична енергія трансформується в теплову енергію та звукову енергію, що генеруються тертям між гальмами та осями та шинами на дорозі.
Приклад задачі кінетичної енергії 2
Джип має кінетичну енергію 560 000 Джоулів. Якщо машина має масу 800 кг, то швидкість джипа становить ...
Відомий:
Кінетична енергія (Ек) = 560 000 Джоулів
Маса автомобіля (м) = 800 кг
Запитали:
Швидкість автомобіля (v)?
Відповідь:
Ек = 1/2. м v2
v = √ 2 x Ек / м
v = √ 2 х 560 000/800
v = 37,42 м / с
Отже, швидкість джипа становить 37,42 м / с
Приклад завдання 3 Кінетична енергія та робота
Блок масою 5 кг ковзає по поверхні зі швидкістю 2,5 м / с. Через деякий час блок рухався зі швидкістю 3,5 м / с. Яка загальна робота, виконана над блоком за цей час?
Відомий:
Маса предмета = 5 кг
Початкова швидкість (V1) = 2,5 м / с
Швидкість кінцевого об'єкта (V2) = 3,5 м / с
Запитали:
Загальна робота, виконана на об’єкті?
Відповідь:
W = ΔE k
Ш = 1/2 м (v 2 2-v 1 2)
Ш = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)
Ш = 15 Джоулів
Отже, загальна робота, що застосовується до об’єкта, становить 15 Джоулів.
Приклад задачі 4 Механічна енергія
Яблуко масою 300 грам падає з похо на висоту 10 метрів. Якщо величина сили тяжіння (г) = 10 м / с2, обчисліть механічну енергію в яблуках!
Відомий:
- маса предмета: 300 грам (0,3 кг)
- сила тяжіння g = 10 м / с2
- висота h = 10 м
Запитали:
Механічна енергія (Em) яблука?
Відповідь:
Якщо об'єкт падає, а швидкість невідома, тоді вважається, що кінетична енергія (Ek) дорівнює нулю (Ek = 0)
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Еп
Em = mgh
Em = 0,3 кг. 10 .10
Em = 30 джоулів
Висновок
Механічна енергія, якою володіє впале яблуко, становить 30 джоулів.
Приклад завдання 5 Механічна енергія
З будівлі впала книга вагою в 1 кг. Коли вона падає на землю, швидкість книги становить 20 м / с. Яка висота будівлі, куди впала книга, якщо значення g = 10 м / с2?
Відомий
- маса m = 1 кг
- швидкість v = 20 м / с
- сила тяжіння g = 10 м / с2
Запитали
Висота будівлі (год)
Відповідь
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Еп = максимум
Ek1 = 0 (оскільки книга ще не переїхала
Ep2 = 0 (оскільки книга вже на землі і не має висоти)
Ek2 = максимум
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 метрів.
Висновок
Отже, висота будівлі, куди впала книга, досягає 20 метрів.
Приклад завдання 6 Знайти швидкість, якщо відома кінетична енергія
Яка швидкість руху предмета масою 30 кг з кінетичною енергією 500 Дж?
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 м / с
Приклад задачі 7 Знайти масу, якщо відома кінетична енергія
Яка маса об’єкта з кінетичною енергією 100 Дж і швидкістю 5 м / с?
EK = 0,5 x mv2
100 Дж = 0,5 хмx 52
м = 8 кг
Таким чином, дискусія про формулу кінетичної енергії цього разу. Сподіваємось, це обговорення буде корисним, і ви його зрозумієте.
Ви також можете прочитати різні резюме інших шкільних матеріалів у Saintif.
Довідково
- Що таке кінетична енергія - Академія Хан
- Кінетична енергія - кабінет фізики
- Кінетична, потенційна, механічна енергія | Формули, пояснення, приклади, запитання - TheGorbalsla.com
- Зусилля та енергія - навчальна студія
