Kinetikus energia képletek, magyarázatok és példák a teljes kérdésekre

A kinetikus energia az az energia, amelyet egy tárgy mozgás közben birtokol. A kinetikus energia képlete szorosan összefügg a potenciális energiával és a mechanikai energiával.

Ebben a vitában magyarázatot adok a kinetikus energiáról, a kontextus és a probléma példái mellett, hogy könnyebben megértsük ...

... Mivel a kinetikus energiáról folytatott vita nagyon gyakran megjelenik a középiskolai és középiskolai fizika anyagában, a nemzeti vizsga (nemzeti vizsga) kérdéseiben is gyakran előkerül.

Az energia meghatározása

Az energia a munkavégzés képességének mértéke.

Ezért minden tevékenységben, legyen az asztali tolás, dolgok emelése, futás, szüksége van energiára.

Sokféle energia létezik, és a fő az

  • Kinetikus energia
  • Helyzeti energia

A kinetikus energia és a potenciális energia kombinációját mechanikai energiának is nevezzük

Kinetikus energia

A kinetikus energia az az energia, amelyet egy mozgó tárgy birtokol.

A kinetikus szó a görög nyelvből származik, nevezetesen a kinetikos, ami mozgást jelent. Ezért ettől minden mozgó tárgynak természetesen van mozgási energiája.

A kinetikus energia értéke szorosan összefügg a tárgy tömegével és sebességével. A kinetikus energia mennyisége egyenesen arányos a tömeg nagyságával és arányos a tárgy sebességének négyzetével.

A nagy tömegű és sebességű tárgyak mozgásakor nagy mennyiségű mozgási energiával kell rendelkezniük. Fordítva, olyan tárgyak, amelyek tömege és sebessége kicsi, kinetikus energiájuk is kicsi.

A mozgási energiára példaként említhetjük a teherautókat, amelyek futás közben mozognak, és különféle egyéb mozgásokat.

Egy másik példa, amelyet megfigyelhet, ha köveket dobál. A dobott kőzetnek sebességgel kell rendelkeznie, ezért kinetikus energiával rendelkezik. Láthatja ennek a kőzetnek a kinetikus energiáját, amikor eléri a célt előtte.

Kinetikus energia és potenciális energia

Helyzeti energia

A potenciális energia olyan energia, amelyet tárgyak birtokolnak helyzetük vagy helyzetük miatt.

A kinetikus energiával szemben, amelynek meglehetősen világos formája van, vagyis amikor egy tárgy mozog, a potenciális energiának nincs bizonyos formája.

A potenciális energia ugyanis alapvetően olyan energia, amely még mindig potenciális vagy tárolt a természetben. És csak akkor fog kijönni, ha megváltoztatja álláspontját.

Egy példa a potenciális energiára, amelyet könnyen megtalálhat, a tavaszi potenciális energia.

Amikor megszorít egy rugót, abban potenciális energia van tárolva. Éppen ezért, amikor elengedi a rugóját, meg tudja nyomni.

Ez azért történik, mert a tárolt energia posztenciális energia formájában felszabadult.

Helyzeti energia

Mechanikus energia

A mechanikus energia a kinetikus energia és a potenciális energia teljes mennyisége.

A mechanikus energiának bizonyos egyedi tulajdonságai vannak, nevezetesen az, hogy egy konzervatív erő hatására a mechanikus energia mennyisége mindig azonos lesz, annak ellenére, hogy a potenciális energia és a kinetikus energia értéke eltérő.

Tegyük fel például, hogy a mangó megérett egy fára.

Amikor a fán van, a mangónak helyzete miatt van potenciális energiája, és nincs mozgási energiája, mert álló.

De amikor a mangó megérett és leesik, potenciális energiája csökken, ahogyan a helyzete megváltozik, miközben mozgási energiája növekszik, miközben sebessége folyamatosan növekszik.

Ugyancsak megértheti ugyanazt, ha megnézi az eset példáját egy hullámvasúton.

Mechanikai energia, mozgási energia és potenciális energia

Továbbá ebben a vitában a kinetikus energia témájára fogok összpontosítani.

Olvassa el még: Elfogynak a fosszilis üzemanyagok a világban? Nyilvánvalóan nem

A kinetikus energia típusai és képletei

A kinetikus energia a mozgásának megfelelően többféle típusban létezik, és mindegyiknek megvan a maga kinetikus energiaképlete.

A következők a típusok

Kinetikus energia képlete (transzlációs kinetikus energia)

Ez a kinetikus energia legalapvetőbb képlete. A transzlációs kinetikus energia vagy az úgynevezett kinetikus energia az a kinetikus energia, amikor a tárgyak transzlációs mozgásban mozognak.

Ek = ½ x m x v2

Információ:

m = a merev test tömege (kg)

v = sebesség (m / s)

Ek= mozgási energia (Joule)

Kinetikus energia képlete

Rotációs kinetikus energia képlet

Valójában nem minden objektum mozog lineáris átmenetben. Vannak olyan tárgyak is, amelyek körkörös vagy forgó mozgásban mozognak.

Az ilyen típusú mozgási mozgási energia képletét forgási kinetikai energia képletnek nevezzük, és értékei eltérnek a szokásos mozgási energiától.

A forgási kinetikus energia felhasználási tehetetlenségi nyomatékának és szögsebességének paraméterei, amelyeket a következő képlettel írunk fel:

Er = ½ x I x ω2

Információ:

I = tehetetlenségi nyomaték

ω = szögsebesség

Tehát a forgási kinetikus energia kiszámításához először ismernie kell a tehetetlenségi pillanatot és a tárgy szögsebességét.

Relativisztikus kinetikus energia képletek

A relativisztikus kinetikus energia kinetikus energia, ha egy tárgy nagyon gyorsan mozog.

Mivel olyan gyors, a relativisztikusan mozgó tárgyak sebessége megközelíti a fénysebességet.

A gyakorlatban szinte lehetetlen, hogy nagy objektumok elérjék ezt a sebességet. Ezért ezt a nagyon nagy sebességet általában az atomot alkotó részecskék érik el.

Einstein relativisztikus kinetikus energiája

A relativisztikus mozgási energia képlete azért különbözik a szokásos kinetikus energiától, mert mozgása már nem kompatibilis a klasszikus newtoni mechanikával. Ezért a megközelítést Einstein relativitáselméletével hajtják végre, és a képlet a következőképpen írható fel

Ek = (y-1) mc2

Ahol γ a relativisztikus állandó, c a fénysebesség és m az objektum tömege.

Energia kapcsolat az erőfeszítéssel

A munka vagy a munka az elmozdulást szenvedő tárgyakra vagy tárgyakra gyakorolt ​​erő mennyisége.

A munka vagy a munka az erő által az elmozdulás irányában megtett távolság szorzata.

Formában kifejezve

W = F.s

Ahol W = munka (joule), F = erő (N) és s = távolság (m).

Nézze meg a következő képet, hogy jobban megértse a vállalkozás fogalmát.

A munka értéke lehet pozitív vagy negatív, attól függően, hogy milyen irányban mozog az erő.

Ha a tárgyra kifejtett erő ellentétes az elmozdulás irányával, akkor a kifejtett munka negatív.

Ha az alkalmazott erő ugyanabban az irányban van, mint az elmozdulás, akkor az objektum pozitív munkát végez.

Ha az alkalmazott erő szöget képez, akkor a munkaértéket csak a tárgy mozgásának irányába eső erő alapján számoljuk.

A munka szorosan kapcsolódik a kinetikus energiához.

A munka értéke megegyezik a kinetikus energia változásával.

Ezt jelöljük:

W = ΔE k = 1/2 m (v 22 -v 12 )

Ahol W = munka, = a mozgási energia változása, m = a tárgy tömege, v22 = végsebesség és v12 = kezdeti sebesség.

Példák az energia fogalmának alkalmazására a mindennapi életben

Példák a potenciális energia alkalmazására, nevezetesen

  • A katapult működési elve

    A katapultban van egy gumi vagy rugó, amely sziklakilövőként vagy játékgolyóként működik. A meghúzott és megfogott gumi vagy rugó potenciális energiával rendelkezik. Ha a gumi vagy a rugó felszabadul, a potenciális energia mozgási energiává válik

  • A vízerőmű működési elve

    Az alkalmazott elv majdnem ugyanaz, nevezetesen az összegyűjtött víz gravitációs potenciáljának növelésével.

Nyilak, gumi, rugók potenciális energiája

Példák a kinetikus energia alkalmazására:

  • A mozgó kókuszdió leesett a fáról

    Ebben az esetben a kókusz gyümölcs mozog, vagyis kinetikus energiával rendelkezik. Ennek az energiának a hatása a kókuszdió megérkezésekor is megmutatkozik puffanás talajban.

  • Labdarúgás

    Ha szeret futballozni, akkor biztosan sokat rúgja a labdát is.

A kinetikus energia megnyugtatja a labdát

A labda rúgása példa a mozgási energia és a munka kapcsolatának alkalmazására. Lábbal rúgod a labdát, ami azt jelenti, hogy munkát teszel a labdán. A labda ezt az erõfeszítést kinetikus energiává alakítja, hogy a labda gyorsan mozoghasson.

Olvassa el még: A Caci Maki Netizen erőmű (PLTCMN) nagyon rossz ötlet

Példa egy kinetikus energiaproblémára

Példa kinetikus energia problémákra 1

500 kg tömegű autó 25 m / s sebességgel halad. Számítsa ki az autó kinetikus energiáját ezen a sebességen! Mi lesz, ha az autó hirtelen lefékez?

Ismert:

A kocsi tömege (m) = 500 kg

Az autó sebessége (v) = 25 m / s

Kérdezte:

Kinetikus energia és események, ha az autó hirtelen fékez

Válasz:

A szedán autó mozgási energiája a következőképpen számítható:

Ek = 1/2. m v2

Ek = 1/2. 500. (25) 2

Ek = 156,250 Joule

Amikor az autó fékez, az autó leáll. A kinetikus energia hő- és hangenergiává alakul, amelyet a fékek, a tengelyek és az abroncsok közötti súrlódás generál.

Példa a kinetikus energia problémájára 2

A dzsip mozgási energiája 560 000 joule. Ha az autó tömege 800 kg, akkor a dzsip sebessége…

Ismert:

Kinetikus energia (Ek) = 560 000 Joule

Az autó tömege (m) = 800 kg

Kérdezte:

Autó sebessége (v)?

Válasz:

Ek = 1/2. m v2

v = √ 2 x Ek / m

v = √ 2 x 560 000/800

v = 37,42 m / s

Tehát a dzsip sebessége 37,42 m / s

Példa 3. feladat Kinetikus energia és munka

Egy 5 kg tömegű blokk 2,5 m / s sebességgel csúszik a felületen. Valamivel később a blokk 3,5 m / s sebességgel haladt. Mennyi az idő alatt a blokkon végzett teljes munka?

Ismert:

Tárgy tömege = 5 kg

A kezdeti sebesség (V1) = 2,5 m / s

A végső tárgy sebessége (V2) = 3,5 m / s

Kérdezte:

Az objektumon végzett teljes munka?

Válasz:

W = ΔEk

W = 1/2 m (v22-v12)

W = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)

W = 15 joule

Tehát az objektumra alkalmazott teljes munka 15 Joule.

4. példa feladat Mechanikai energia

300 gramm tömegű alma esik le a pohóról 10 méteres magasságban. Ha a gravitáció nagysága (g) = 10 m / s2, akkor számítsa ki az almák mechanikai energiáját!

Ismert:

- tárgy tömege: 300 gramm (0,3 kg)

- gravitáció g = 10 m / s2

- magasság h = 10 m

Kérdezte:

Mechanikus energia (Em) alma?

Válasz:

Ha az objektum leesik és a sebesség ismeretlen, akkor a kinetikus energiát (Ek) feltételezzük, hogy nulla (Ek = 0)

Em = Ep + Ek

Em = Ep + 0

Em = Ep

Em = m.g.h

Em = 0,3 kg. 10 .10

Em = 30 joule

Következtetés

A lehullott alma mechanikai energiája 30 joule.

Példa 5. feladat Mechanikai energia

1 kg súlyú könyv esett le az épületről. Amikor a földre esik, a könyv sebessége 20 m / s. Mekkora az épület magassága, ahova a könyv esett, ha g = 10 m / s2 értéke?

Ismert

- tömeg m = 1 kg

- sebesség v = 20 m / s

- gravitáció g = 10 m / s2

Kérdezte

Épületmagasság (h)

Válasz

Em1 = ​​Em2

Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22

Ep = maximum

Ek1 = 0 (mert a könyv még nem mozdult el

Ep2 = 0 (mert a könyv már a földön van, és nincs magassága)

Ek2 = maximum

m1.g.h1 + 0 = 0 + 1/2 m1.v22

1 x 10 x magasság = 1/2 x 1 x (20) 2

10 x h = 200

h = 200/10

h = 20 méter.

Következtetés

Tehát az épület magassága, ahol a könyv leesett, 20 méter magas.

6. példa feladat Keresse meg a sebességet, ha a kinetikus energia ismert

Mekkora a sebessége egy 30 kg tömegű tárgynak és 500 J mozgási energiának?

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

7. példa feladat Keresse meg a tömeget, ha a kinetikus energia ismert

Mekkora a 100 J mozgási energiájú és 5 m / s sebességű tárgy tömege?

EK = 0,5 x mv2

100 J = 0,5 x m x 52

m = 8 kg

Így a vita a kinetikus energia képletéről ezúttal. Remélhetőleg ez a vita hasznos és megértheti.

A Saintif más iskolai anyagainak különféle összefoglalóit is olvashatja.

Referencia

  • Mi a kinetikus energia - Khan Akadémia
  • Kinetikus energia - fizika tanterem
  • Kinetikus, potenciális, mechanikus energia Képletek, magyarázatok, példák, kérdések - TheGorbalsla.com
  • Erőfeszítés és energia - Tanulmányi Stúdió

Legutóbbi hozzászólások

$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found