Kinetická energie: co to je, vzorce, cvičení

Energiekinetika je to forma energie, kterou má každé tělo díky svému pohybu, jinými slovy, je to forma energie spojená srychlost těla. Když na některé těleso aplikujeme nenulovou čistou sílu, pracujeme na něm, takže získává kinetickou energii s rostoucí rychlostí.

Kinetická energie nezávisí výlučně na rychlosti těla, ale také na jeho rychlosti těstoviny. Každý druh pohybujícího se těla je vybaven tímto druhem energie: překlad,otáčení,vibrace a další. Kinetickou energii lze vypočítat podle následujícího vzorce:

A_C - kinetická energie (J)

m - tělesná hmotnost (kg)

proti - rychlost (m / s)

Podívejte se také: Newtonovy zákony a jejich aplikace

co je kinetická energie

THE energiekinetika je modalita energie přítomný ve všech pohybující se těla. Podle SI, vaše měrná jednotka je joule. Kromě toho je tato energie a velikostšplhat což představuje výlučně kladné hodnoty.

THE Kinetická energie je úměrná druhé mocnině rychlosti těla. Pokud se rychlost těla zdvojnásobí, jeho kinetická energie se zvýší čtyřikrát, pokud se rychlost těla ztrojnásobí, pak bude toto zvýšení devětkrát.

Nepřestávejte... Po reklamě je toho víc;)

Věta o práci a kinetická energie

Věta o práci a kinetické energii uvádí, že práce vykonaná na těle nebo částici je ekvivalentní změně její kinetické energie. Tuto větu lze popsat pomocí následující rovnice:

τ - práce (J)

ΔAnd_C - variace kinetické energie (J)

A_C^F a je_C⁰ - konečná a počáteční kinetická energie (J)

m - hmotnost (kg)

proti_F a proti₀ - konečná a počáteční rychlost (m / s)

Pochopte tuto větu lépe: práce je převodvenergie, proto například když tlačíme do nákupního košíku, přenášíme do něj část své energie. To přeneslo energii se změní v pohyb, jakmile vozík získá rychlost.

Stručně řečeno, tato věta o práci a kinetické energii říká:

Přenos energie do nějakého systému prostřednictvím aplikace síly se nazývá práce, což je zase ekvivalentní změně kinetické energie tohoto systému.

Ztráta kinetické energie

THE energiekinetika těla může být zmenšil ve dvou případech: pokud je uložen ve formě potenciální energie, elastické nebo gravitační, například; nebo když tam je sílydisipativní schopný přeměnit ji na jiné formy energie, stejně jako třecí síla, který transformuje kinetickou energii na tepelnou energii. Proto, pokud neexistují disipativní síly, kinetická energie těla se může vždy vrátit do původního modulu, protože v takovém případě bude převedena na potenciální energie bez jakýchkoli ztrát.

V kontextu dynamiky se nazývá důležitá veličina mechanická energie. Toto měří veškerou energii související s pohybem, který provádí jakékoli tělo, a je vypočítán pomocí součet kinetické energie s potenciální energií, ať už je to jakákoli částka.

NÁS konzervativní systémy, kde neexistují žádné síly jako tření, jsou kinetická a potenciální energie zaměnitelné. Jsou-li k jednomu ze dvou přírůstky, druhý se odpovídajícím způsobem snižuje, takže jejich součet je vždy konstantní.

Nicméně, v disipativní systémy, ve kterých působí síly působící na odpor vzduchu, lze snížit kinetickou energii a potenciální energii. Rozdíl energie v tomto případě je energie, která je absorbována ve formě tepla, vibrací, zvukových vln atd. Jednoduchým příkladem tohoto typu situace je to, co se stane, když spustíme brzdy vozidla, v tomto případě aplikujeme disipativní sílu na jeho kola, která mají svou kinetickou energii přeměněnou na tepelnou energii.

Brzda částečně převádí kinetickou energii vozidla na tepelnou energii.

Odpočet vzorce kinetické energie

Je možné odvodit vyjádření kinetické energie prostřednictvím Torricelliho rovnice, jedna z kinematických rovnic, která nepoužívá čas (t) jako jednu ze svých proměnných. Nejprve je nutné izolovat proměnnou zrychlení, zkontrolovat:

Pak použijeme Newtonův druhý zákon, známý jako základní princip dynamiky. Tento zákon stanoví, že čistá síla na tělese se rovná součinu jeho hmotnosti a zrychlení:

Nakonec použijeme definici práce, která uvádí, že to lze vypočítat součinem síly a vzdálenosti:

Podívejte se také: Potenciální energie: znáte různé formy a k čemu slouží

Kinetická energie atomů a jiných částic

THE energiekinetika je to míra velkého významu pro studium různých fyzikálních systémů. Toto energetické opatření je zvyklé analýza astronomický a pro studium pohybu částice vysoce energický, jako jsou částice produkující kosmické záření nebo částice používané v urychlovačích částic.

V posledních případech, když vypočítáme kinetickou energii těles, která mají velmi malé hmoty, je to pro nás běžné další měrná jednotka pro kinetickou energii je elektronový volt: jeden elektronvolt se rovná 1,6.10^-19 J o.

Relativistická kinetická energie

Vzorec, který se klasicky používá k výpočtu darů kinetické energie omezení: když se těla začnou pohybovat rychlosti blízké rychlost světla (3,0.10⁸ slečna). V tomto případě je nutné použít opravy z Teorie relativity a souvisí se setrvačností tělesa (hmotnosti).

Když se nějaké tělo přiblíží rychlosti světla, jeho setrvačnost má tendenci se zvyšovat spolu s jeho rychlostí, tedy jakékoli tělo, které má jakoukoli hmotu, nikdy nedosáhne rychlosti světla. Následující obrázek ukazuje vzorec relativistické kinetické energie, zkontrolujte jej:

C - rychlost světla (c = 3.0.10⁸ slečna)

V urychlovačích částic protony dosahují více než 99% rychlosti světla.

Vyřešená cvičení na kinetickou energii

Otázka 1) Zkontrolujte alternativu, která správně představuje kinetickou energii 1 000 kg vozidla pohybujícího se konstantní rychlostí 3 m / s.

a) 450 J

b) 9000 J

c) 4500 J

d) 900 J

e) 300 J

Šablona: Písmeno C.

Řešení:

Chcete-li problém vyřešit, jednoduše použijte vzorec kinetické energie a nahraďte data uvedená ve výpisu cvičení, zkontrolujte:

Otázka 2) Je známo, že kinetická energie těla je 2 000 J a jeho hmotnost je 10 kg. Určete, jak rychle se toto tělo pohybuje, a označte správnou alternativu.

a) 20 m / s

b) 40 m / s

c) 200 m / s

d) 3 m / s

e) 10 m / s

Šablona: Písmeno a

Řešení:

K vyřešení cvičení stačí použít data uvedená ve vzorci kinetické energie:

Otázka 3) Kus nábytku má kinetickou energii A a rychlost proti. V danou dobu se rychlost tohoto mobilního telefonu stane 3v a jeho hmotnost zůstává konstantní. Alternativou, která představuje novou kinetickou energii tohoto kusu nábytku, je:

a) 3 A

b) 9 AND

c) 4.5 AND

d) 10 AND

e) E / 3

Šablona: Písmeno B

Řešení:

Jak víme, kinetická energie závisí na druhé mocnině rychlosti, takže když se rychlost ztrojnásobí, musí se tato energie zvýšit devítinásobně.

Podle mě. Rafael Helerbrock