Kinētiskā enerģija: kas tā ir, formulas, vingrinājumi

Enerģijakinētika tā ir enerģijas forma, kas jebkuram ķermenim ir tās kustības dēļ, citiem vārdiem sakot, tā ir enerģija, kas saistīta arātrums ķermeņa. Pieliekot uz kāda ķermeņa neto spēku, kas nav nulle, mēs pie tā strādājam, tāpēc, palielinoties tā ātrumam, tas iegūst kinētisko enerģiju.

Kinētiskā enerģija nav atkarīga tikai no ķermeņa ātruma, bet arī no tā makaroni. Jebkura veida kustīgais ķermenis ir apveltīts ar šāda veida enerģiju: tulkošana,rotācija,vibrācija un citi. Kinētisko enerģiju var aprēķināt pēc šādas formulas:

UN_Ç - kinētiskā enerģija (J)

m - ķermeņa masa (kg)

v - ātrums (m / s)

Skatīt arī: Ņūtona likumi un to pielietojums

kas ir kinētiskā enerģija

enerģijakinētika ir modalitāte enerģija klāt visās kustīgi ķermeņi. Pēc SI, jūsu mērvienība ir džouls. Turklāt šī enerģija ir a varenībakāpt kas uzrāda tikai pozitīvas vērtības.

Kinētiskā enerģija ir proporcionāla ķermeņa ātruma kvadrātam. Tātad, ja ķermeņa ātrums dubultosies, tā kinētiskā enerģija palielināsies četras reizes, ja ķermeņa ātrums trīskāršosies, tad šis pieaugums būs deviņas reizes.

Nepārtrauciet tūlīt... Pēc reklāmas ir vairāk;)

Darba teorēma un kinētiskā enerģija

Darba un kinētiskās enerģijas teorēma norāda, ka darbs, kas veikts ar ķermeni vai daļiņu, ir līdzvērtīgs tā kinētiskās enerģijas izmaiņām. Šo teorēmu var aprakstīt, izmantojot šādu vienādojumu:

τ - darbs (J)

ΔUn_Ç - kinētiskās enerģijas variācija (J)

UN_Ç^F un ir_Ç⁰ - galīgā un sākotnējā kinētiskā enerģija (J)

m - masa (kg)

v_F un v₀ - galīgais un sākotnējais ātrums (m / s)

Labāk izprotiet šo teorēmu: darbs ir nodošanaiekšāenerģija, tādēļ, piemēram, virzot iepirkumu grozu, mēs daļu enerģijas pārsūtām uz to. Tas nodeva enerģiju pārvēršas kustībā, tiklīdz ratiņi būs iegūti ātrums.

Īsāk sakot, tas ir tas, ko saka darba un kinētiskās enerģijas teorēma:

Enerģijas pārnešanu uz kādu sistēmu, pielietojot spēku, sauc par darbu, kas, savukārt, ir līdzvērtīgs šīs sistēmas kinētiskās enerģijas maiņai.

Kinētiskās enerģijas zudums

enerģijakinētika ķermeņa var būt samazināts divos gadījumos: kad tas tiek uzglabāts potenciālā enerģija, elastīgs vai gravitācijas, piemēram; vai kad ir spēkiizkliedējošs spēj pārveidot to par citiem enerģijas veidiem, tāpat kā berzes spēks, kas pārveido kinētisko enerģiju siltuma enerģijā. Tāpēc, ja vien nav izkliedējošu spēku, ķermeņa kinētiskā enerģija vienmēr var atgriezties sākotnējā modulī, jo tādā gadījumā tā tiks pārveidota potenciālā enerģija bez zaudējumiem.

Dinamikas ietvaros ir svarīgs lielums, ko sauc mehāniskā enerģija. Tas mēra visu enerģiju, kas saistīta ar kustību, ko veic jebkurš ķermenis un kuru aprēķina kinētiskās enerģijas summa ar potenciālo enerģijuneatkarīgi no summas.

ASV konservatīvās sistēmas, kur nav tādu spēku kā berze, kinētiskā un potenciālā enerģija ir savstarpēji aizstājamas. Ja ir papildinājumi vienam no diviem, otrs attiecīgi samazinās, tā ka to summa vienmēr ir nemainīga.

Tomēr izkliedējošās sistēmas, kurā gaisa pretestībai tiek pielikti spēki, kinētisko enerģiju un potenciālo enerģiju var samazināt. Enerģijas starpība šajā gadījumā ir enerģija, kas tiek absorbēta siltuma, vibrāciju, skaņas viļņu utt. Vienkāršs šāda veida situācijas piemērs ir tas, kas notiek, kad mēs iedarbinām transportlīdzekļa bremzes, šajā gadījumā mēs pielietojam izkliedējošu spēku uz tā riteņiem, kuru kinētiskā enerģija tiek pārveidota par siltuma enerģiju.

Bremze daļēji pārveido transportlīdzekļa kinētisko enerģiju siltuma enerģijā.

Kinētiskās enerģijas formulas atskaitīšana

Kinētiskās enerģijas izpausmi ir iespējams secināt, izmantojot Torricelli vienādojums, viens no kinemātikas vienādojumiem, kas laiku (t) neizmanto kā vienu no tā mainīgajiem. Sākumā ir nepieciešams izolēt paātrinājuma mainīgo, pārbaudīt:

Tad mēs izmantosim Ņūtona 2. likums, kas pazīstams kā dinamikas pamatprincips. Šis likums nosaka, ka tīrais spēks uz ķermeni ir vienāds ar tā masas un paātrinājuma reizinājumu:

Visbeidzot, mēs izmantosim darba definīciju, kurā teikts, ka to var aprēķināt, izmantojot spēka un attāluma reizinājumu:

Skatīt arī: Potenciālā enerģija: zināt dažādas formas un to, kam tās paredzētas

Atomu un citu daļiņu kinētiskā enerģija

enerģijakinētika tas ir ļoti svarīgs rādītājs dažādu fizisko sistēmu izpētei. Šis enerģijas pasākums ir pieradis analīze astronomiski un par kustības izpēte daļiņas ļoti enerģisks, piemēram, daļiņas, kas rada kosmiskos starus, vai tās, kuras izmanto daļiņu paātrinātājos.

Pēdējos gadījumos, kad mēs aprēķinām to ķermeņu kinētisko enerģiju, kuriem ir ļoti mazas masas, mums ir ierasts to izmantot vēl viena mērvienība kinētiskajai enerģijai elektronu spriegums: viens elektrona volts ir vienāds 1,6.10^-19 Dž par.

Relatīvistiskā kinētiskā enerģija

Formula, ko klasiski izmanto kinētiskās enerģijas aprēķināšanai ierobežojumi: kad ķermeņi sāk kustēties ātrums tuvu gaismas ātrums (3,0.10⁸ jaunkundze). Šajā gadījumā jāpielieto korekcijas no Relativitātes teorija un saistīts ar ķermeņa inerci (masu).

Kad kāds ķermenis tuvojas gaismas ātrumam, tā inerce palielinās līdz ar ātrumu, tādējādi jebkurš ķermenis, kuram ir kāda masa, nekad nesasniegs gaismas ātrumu. Šis attēls parāda relatīvistiskās kinētiskās enerģijas formulu, pārbaudiet to:

ç - gaismas ātrums (c = 3.0.10⁸ jaunkundze)

Daļiņu paātrinātājos protoni sasniedz vairāk nekā 99% gaismas ātruma.

Atrisināti vingrinājumi par kinētisko enerģiju

Jautājums 1) Pārbaudiet alternatīvu, kas pareizi atspoguļo kinētisko enerģiju 1000 kg transportlīdzeklim, kas pārvietojas ar nemainīgu ātrumu 3 m / s.

a) 450 J

b) 9000 J

c) 4500 J

d) 900 J

e) 300 J

Atsauksmes: C burts

Izšķirtspēja:

Lai atrisinātu problēmu, vienkārši izmantojiet kinētiskās enerģijas formulu un aizstājiet datus, kas norādīti vingrinājuma paziņojumā, pārbaudiet:

2. jautājums) Ir zināms, ka ķermeņa kinētiskā enerģija ir 2000 J un tā masa ir 10 kg. Nosakiet, cik ātri šis ķermenis pārvietojas, un atzīmējiet pareizo alternatīvu.

a) 20 m / s

b) 40 m / s

c) 200 m / s

d) 3 m / s

e) 10 m / s

Veidne: Vēstule a

Izšķirtspēja:

Lai atrisinātu uzdevumu, vienkārši izmantojiet datus, kas norādīti kinētiskās enerģijas formulā:

3. jautājums Mēbelei ir kinētiskā enerģija UN un ātrums v. Noteiktā laikā šī mobilā tālruņa ātrums kļūst lielāks 3v un tā masa paliek nemainīga. Alternatīva, kas parāda šo mēbeļu jauno kinētisko enerģiju, ir:

a) 3 UN

b) 9 UN

c) 4,5 UN

d) 10 UN

e) E / 3

Atsauksmes: B burts

Izšķirtspēja:

Kā mēs zinām, kinētiskā enerģija ir atkarīga no ātruma kvadrāta, tādēļ, ātrumu trīskāršojot, šai enerģijai ir jāpalielinās deviņas reizes.

Autors: Rafaels Helerbroks