Kinetisk energi er den energi, som en genstand besidder, når den bevæger sig. Den kinetiske energiformel er tæt forbundet med potentiel energi og mekanisk energi.
I denne diskussion vil jeg give en forklaring på kinetisk energi sammen med sammenhængen og eksemplerne på problemet, så det er lettere at forstå ...
... Fordi diskussionen om kinetisk energi forekommer meget ofte i junior- og seniorfysikmateriale, kommer den også meget ofte ud i spørgsmål om National Examination (National Examination).
Definition af energi
Energi er et mål for evnen til at udføre arbejde.
Derfor har du brug for energi i enhver aktivitet, hvad enten det er at skubbe til et bord, løfte ting, løbe.
Der er mange typer energi, og den vigtigste er
- Kinetisk energi
- Potentiel energi
Kombinationen af kinetisk energi og potentiel energi kaldes også mekanisk energi
Kinetisk energi
Kinetisk energi er den energi, som en bevægelig genstand besidder.
Ordet kinetisk kommer fra det græske sprog, nemlig kinetikos, hvilket betyder at bevæge sig. Derfor har alle bevægelige objekter naturligvis kinetisk energi.
Værdien af kinetisk energi er tæt knyttet til genstandens masse og hastighed. Mængden af kinetisk energi er direkte proportional med massens størrelse og er proportional med kvadratet af objektets hastighed.
Et objekt med stor masse og hastighed skal have en stor mængde kinetisk energi, når den bevæger sig. Omvendt, objekter, hvis masse og hastighed er lille, deres kinetiske energi er også lille.
Eksempler på kinetisk energi er lastbiler, der kører, når du kører, og forskellige andre bevægelser.
Et andet eksempel, du kan se, når du kaster sten. Stenen, du kaster, skal have fart, og derfor har den kinetisk energi. Du kan se denne stens kinetiske energi, når den rammer målet foran den.
Potentiel energi
Potentiel energi er energi, som objekter besidder på grund af deres position eller position.
I modsætning til kinetisk energi, som har en ret klar form, dvs. når en genstand bevæger sig, har potentiel energi ikke en bestemt form.
Dette skyldes, at potentiel energi grundlæggende er energi, der stadig er potentiel eller lagret i naturen. Og kommer først ud, når han ændrer sin position.
Et eksempel på potentiel energi, som du let kan finde, er den potentielle energi i en fjeder.
Når du klemmer en fjeder, har den potentiel energi lagret. Derfor kan det udøve et skub, når du slipper dit greb om en fjeder.
Dette sker, fordi den lagrede energi i form af postential energi er frigivet.
Mekanisk energi
Mekanisk energi er den samlede mængde kinetisk energi og potentiel energi.
Mekanisk energi har visse unikke egenskaber, nemlig at mængden af mekanisk energi under indflydelse af en konservativ kraft altid vil være den samme, selv om værdierne af potentiel energi og kinetisk energi er forskellige.
Lad os for eksempel sige, at en mango er moden på et træ.
Når den er i træet, har mangoen potentiel energi på grund af sin position, og den har ingen kinetisk energi, fordi den er stationær.
Men når mangoen er moden og falder, vil dens potentielle energi falde, når dens position er ændret, mens dens kinetiske energi stiger, når dens hastighed fortsætter med at stige.
Du kan også forstå det samme ved at se på eksempeleksemplet på en rutsjebane.
Desuden vil jeg i denne diskussion fokusere på emnet kinetisk energi.
Læs også: Vil fossile brændstoffer i verden løbe tør for? Åbenbart ikkeTyper og formler for kinetisk energi
Kinetisk energi findes i flere typer i henhold til dens bevægelse, og hver har sin egen kinetiske energiformel.
Følgende er typerne
Kinetisk energiformel (translationel kinetisk energi)
Dette er den mest basale formel for kinetisk energi. Translationel kinetisk energi eller såkaldt kinetisk energi er den kinetiske energi, når objekter bevæger sig i translationel.
Ek = ½ x m x v2
Information :
m = masse af stiv krop (kg)
v = hastighed (m / s)
Ek= kinetisk energi (Joule)
Rotations Kinetic Energy Formula
Faktisk bevæger ikke alle objekter sig i en lineær overgang. Der er også objekter, der bevæger sig i en cirkulær eller roterende bevægelse.
Den kinetiske energiformel for denne type bevægelse kaldes den roterende kinetiske energiformel, og dens værdier er forskellige fra almindelig kinetisk energi.
Parametre i kinetisk rotationsenergi bruger inertimoment og vinkelhastighed, der er skrevet i formlen:
Er = ½ x I x ω2
Information :
Jeg = inertimoment
ω = vinkelhastighed
Så for at beregne den roterende kinetiske energi skal du først kende inertimomentet og objektets vinkelhastighed.
Relativistiske kinetiske energiformler
Relativ kinetisk energi er kinetisk energi, når et objekt bevæger sig meget hurtigt.
Fordi det er så hurtigt, har objekter, der bevæger sig relativistisk, med en hastighed, der nærmer sig lysets hastighed.
I praksis er det næsten umuligt for store objekter at nå denne hastighed. Derfor opnås denne meget store hastighed generelt af de partikler, der udgør atomet.
Formlen for relativistisk kinetisk energi adskiller sig fra almindelig kinetisk energi, fordi dens bevægelse ikke længere er kompatibel med klassisk Newtonsk mekanik. Derfor udføres fremgangsmåden med Einsteins relativitetsteori, og formlen kan skrives som følger
Ek = (γ-1) mc2
Hvor γ er den relativistiske konstant, er c lysets hastighed, og m er objektets masse.
Energiforhold med indsats
Arbejde eller arbejde er den mængde energi, der udøves af en kraft på genstande eller genstande, der oplever forskydning.
Arbejde eller arbejde defineres som produktet af den tilbagelagte afstand med kraften i forskydningsretningen.
Udtrykt i form
W = F.s
Hvor W = arbejde (Joule), F = kraft (N) og s = afstand (m).
Se på følgende billede, så du bedre forstår konceptet for virksomheden.
Værdien af arbejde kan være enten positiv eller negativ afhængig af retning af kraften ved dens forskydning.
Hvis den kraft, der udøves på genstanden, er i den modsatte retning af dens forskydning, er det arbejde, der udøves, negativt.
Hvis den påførte kraft er i samme retning som forskydningen, udfører objektet positivt arbejde.
Hvis den påførte kraft danner en vinkel, beregnes arbejdsværdien kun baseret på kraften i retning af objektets bevægelse.
Arbejde er tæt knyttet til kinetisk energi.
Værdien af arbejde er lig med ændringen i kinetisk energi.
Dette betegnes som:
W = AE k = 1/2 m (v 22 -v 12 )
Hvor W = arbejde, = ændring i kinetisk energi, m = genstandens masse, v22 = sluthastighed, og v12 = starthastighed.
Eksempler på anvendelsen af begrebet energi i hverdagen
Eksempler på anvendelse af potentiel energi, nemlig
- Katapultens funktionsprincip
I katapulten er der en gummi eller en fjeder, der fungerer som en rock launcher eller legetøjskugle. Gummien eller fjederen, der trækkes og holdes, har potentiel energi. Hvis gummi eller fjeder frigøres, bliver den potentielle energi til kinetisk energi
- Arbejdsprincippet med vandkraft
Det anvendte princip er næsten det samme, nemlig ved at øge tyngdepotentialet i det opsamlede vand.
Eksempler på anvendelse af kinetisk energi er:
- Den bevægelige kokosnød faldt fra træet
I dette tilfælde bevæger kokosfrugten sig, hvilket betyder at den har kinetisk energi. Virkningen af denne energi kan også ses, når kokosnoten ankommer dunk i jord.
- Sparker bolden
Hvis du kan lide at spille fodbold, skal du også sparke bolden meget.
At sparke en bold er et eksempel på anvendelse af forholdet mellem kinetisk energi og arbejde. Du sparker bolden med din fod, hvilket betyder at du lægger arbejde på bolden. Kuglen omdanner derefter denne indsats til kinetisk energi, så bolden kan bevæge sig hurtigt.
Læs også: Caci Maki Netizen Power Plant (PLTCMN) er en meget dårlig idéEt eksempel på et kinetisk energiproblem
Eksempel på problemer med kinetisk energi 1
En bil med en masse på 500 kg kører med en hastighed på 25 m / s. Beregn bilens kinetiske energi ved den hastighed! Hvad sker der, hvis bilen pludselig bremser?
Er kendt:
Masse af bil (m) = 500 kg
Bilhastighed (v) = 25 m / s
Spurgt:
Kinetisk energi og begivenheder, hvis bilen bremser pludselig
Svar:
En sedans kinetiske energi kan beregnes som følger:
Ek = 1/2. m v2
Ek = 1/2. 500. (25) 2
Ek = 156.250 Joule
Når bilen bremser, stopper bilen. Kinetisk energi bliver til varmeenergi og lydenergi genereret af friktion mellem bremserne og akslerne og dækkene på vejen.
Eksempel på kinetisk energiproblem 2
En jeep har en kinetisk energi på 560.000 Joule. Hvis bilen har en masse på 800 kg, er jeeps hastighed ...
Er kendt:
Kinetisk energi (Ek) = 560.000 Joule
Masse af bil (m) = 800 kg
Spurgt:
Bilhastighed (v)?
Svar:
Ek = 1/2. m v2
v = √ 2 x Ek / m
v = √ 2 x 560.000 / 800
v = 37,42 m / s
Så jeeps hastighed er 37,42 m / s
Eksempel Opgave 3 Kinetisk energi og arbejde
En blok med en masse på 5 kg glider over overfladen med en hastighed på 2,5 m / s. Nogen tid senere kørte blokken med en hastighed på 3,5 m / s. Hvad er det samlede arbejde, der er udført på blokken i løbet af denne tid?
Er kendt:
Masse af genstand = 5 kg
Den indledende hastighed (V1) = 2,5 m / s
Hastigheden af det endelige objekt (V2) = 3,5 m / s
Spurgt:
Det samlede arbejde udført på objektet?
Svar:
W = AEk
W = 1/2 m (v22-v12)
W = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)
W = 15 Joule
Så det samlede arbejde, der anvendes på objektet, er 15 Joule.
Eksempel på problem 4 Mekanisk energi
Et æble med en masse på 300 gram falder fra poho i en højde af 10 meter. Hvis tyngdekraften (g) = 10 m / s2, beregnes den mekaniske energi i æblerne!
Er kendt:
- genstandsmasse: 300 gram (0,3 kg)
- tyngdekraften g = 10 m / s2
- højde h = 10 m
Spurgt:
Mekaniske energi (Em) æbler?
Svar:
Hvis objektet falder, og hastigheden er ukendt, antages den kinetiske energi (Ek) at være nul (Ek = 0)
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Ep
Em = m.g.h
Em = 0,3 kg. 10 .10
Em = 30 joule
Konklusion
Den mekaniske energi, som det faldne æble besidder, er 30 joule.
Eksempel Opgave 5 Mekanisk energi
En bog på 1 kg faldt fra bygningen. Når den falder til jorden, er bogens hastighed 20 m / s. Hvad er højden af bygningen, hvor bogen faldt, hvis værdien af g = 10 m / s2?
Er kendt
- masse m = 1 kg
- hastighed v = 20 m / s
- tyngdekraften g = 10 m / s2
Spurgt
Bygningshøjde (h)
Svar
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Ep = maksimum
Ek1 = 0 (fordi bogen ikke er flyttet endnu
Ep2 = 0 (fordi bogen allerede er på jorden og ikke har nogen højde)
Ek2 = maksimum
m1.g.h1 + 0 = 0 + 1/2 m1.v22
1 x 10 x h = 1/2 x 1 x (20) 2
10 x h = 200
h = 200/10
h = 20 meter.
Konklusion
Så højden af bygningen, hvor bogen faldt, er 20 meter høj.
Eksempelopgave 6 Find hastigheden, hvis den kinetiske energi er kendt
Hvad er hastigheden på et objekt med en masse på 30 kg med en kinetisk energi på 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
Eksempelopgave 7 Find masse, hvis den kinetiske energi er kendt
Hvad er massen af et objekt med en kinetisk energi på 100 J og en hastighed på 5 m / s?
EK = 0,5 x mv2
100 J = 0,5 x m x 52
m = 8 kg
Således diskussionen om kinetisk energiformel denne gang. Forhåbentlig er denne diskussion nyttig, og du kan forstå den.
Du kan også læse forskellige resuméer af andet skolemateriale på Saintif.
Reference
- Hvad er kinetisk energi - Khan Academy
- Kinetisk energi - Fysikklasserum
- Kinetisk, potentiel, mekanisk energi | Formler, forklaringer, eksempler, spørgsmål - TheGorbalsla.com
- Indsats og energi - Studiestudie
