Formule kinetičke energije zajedno s objašnjenjima i primjerima cjelovitih pitanja

Kinetička energija je energija koju posjeduje objekt dok se kreće. Formula kinetičke energije usko je povezana s potencijalnom energijom i mehaničkom energijom.

U ovoj raspravi pružit ću objašnjenje kinetičke energije, zajedno s kontekstom i primjerima problema, kako bi ga bilo lakše razumjeti ...

… Budući da se rasprava o kinetičkoj energiji vrlo često pojavljuje u materijalima za fiziku nižih i starijih gimnazija, vrlo često izlazi i u pitanjima UN-a (nacionalni ispit).

Definicija energije

Energija je mjera sposobnosti obavljanja posla.

Stoga vam je u svakoj aktivnosti, bilo da je to guranje stola, podizanje stvari, trčanje, potrebna energija.

Postoji mnogo vrsta energije, a glavna je

• Kinetička energija
• Potencijalna energija

Kombinacija kinetičke energije i potencijalne energije naziva se i mehanička energija

Kinetička energija

Kinetička energija je energija koju posjeduje objekt u pokretu.

Riječ kinetika dolazi iz grčkog jezika, naime kinetikos, što znači kretati se. Stoga od toga svi pokretni predmeti, naravno, imaju kinetičku energiju.

Vrijednost kinetičke energije usko je povezana s masom i brzinom predmeta. Količina kinetičke energije izravno je proporcionalna veličini mase i proporcionalna je kvadratu brzine predmeta.

Predmet velike mase i brzine mora imati veliku kinetičku energiju pri kretanju. Obrnuto, objektima čija su masa i brzina male, njihova kinetička energija je također mala.

Primjeri kinetičke energije su kamioni koji se kreću kad trčite i razni drugi pokreti.

Još jedan primjer koji možete primijetiti kada bacate kamenje. Stijena koju bacate mora imati brzinu i zato ima kinetičku energiju. Možete vidjeti kinetičku energiju ove stijene kad pogodi cilj ispred sebe.

Potencijalna energija

Potencijalna energija je energija koju posjeduju predmeti zbog svog položaja ili položaja.

Za razliku od kinetičke energije koja ima prilično jasan oblik, odnosno kada se objekt kreće, potencijalna energija nema određeni oblik.

To je zato što je potencijalna energija u osnovi energija koja je još uvijek potencijalna ili pohranjena u prirodi. I izaći će tek kad promijeni položaj.

Primjer potencijalne energije koju lako možete pronaći je potencijalna energija u izvoru.

Kada stisnete oprugu, ona ima pohranjenu potencijalnu energiju. Zbog toga, kad otpustite stisak na opruzi, on može izvršiti pritisak.

To se događa jer je oslobođena pohranjena energija u obliku potencijalne energije.

Mehanička energija

Mehanička energija je ukupna količina kinetičke energije i potencijalne energije.

Mehanička energija ima određena jedinstvena svojstva, naime da će pod utjecajem konzervativne sile količina mehaničke energije uvijek biti ista, iako su vrijednosti potencijalne energije i kinetičke energije različite.

Recimo, uzmimo na primjer mango koji je zreo na drvetu.

Kad je u drvetu, mango ima potencijalnu energiju zbog svog položaja, a nema kinetičku energiju jer miruje.

Ali kad mango sazri i padne, njegova će se potencijalna energija smanjivati ​​kako se njegov položaj promijeni, dok će se njegova kinetička energija povećavati kako njegova brzina nastavlja rasti.

Isto to također možete razumjeti ako pogledate primjer slučaja na roller coasteru.

Nadalje, u ovoj raspravi usredotočit ću se na temu kinetičke energije.

Pročitajte i: Hoće li nestati fosilnih goriva u svijetu? Izgleda da nije

Vrste i formule kinetičke energije

Kinetička energija postoji u nekoliko vrsta prema svom kretanju, a svaka ima svoju formulu kinetičke energije.

Slijede vrste

Formula kinetičke energije (translacijska kinetička energija)

Ovo je najosnovnija formula za kinetičku energiju. Translacijska kinetička energija ili takozvana kinetička energija je kinetička energija kada se predmeti kreću translacijski.

E _k = ½ xmx v2

Informacije:

m = masa krutog tijela (kg)

v = brzina (m / s)

E _k  = kinetička energija (Joule)

Formula rotacijske kinetičke energije

Zapravo se ne kreću svi objekti u linearnom prijelazu. Postoje i predmeti koji se kreću kružnim ili rotacijskim gibanjem.

Formula kinetičke energije za ovu vrstu kretanja naziva se rotacijska kinetička formula, a njezine vrijednosti razlikuju se od obične kinetičke energije.

Parametri momenta tromosti i kutne brzine rotacijske kinetičke energije koji su zapisani u formuli:

E _{r =} ½ x I x ω2

Informacije:

I = trenutak inercije

ω = kutna brzina

Dakle, da biste izračunali kinetičku energiju rotacije prvo morate znati trenutak inercije i kutnu brzinu objekta.

Relativističke formule kinetičke energije

Relativistička kinetička energija je kinetička energija kada se objekt kreće vrlo brzo.

Budući da je tako brz, objekti koji se relativistički kreću imaju brzinu koja se približava brzini svjetlosti.

U praksi je gotovo nemoguće da veliki predmeti postignu ovu brzinu. Stoga se ta vrlo velika brzina uglavnom postiže česticama koje čine atom.

Formula za relativističku kinetičku energiju razlikuje se od uobičajene kinetičke energije jer njezino gibanje više nije kompatibilno s klasičnom Newtonovom mehanikom. Stoga se pristup provodi s Einsteinovom teorijom relativnosti i formula se može napisati kako slijedi

E _k = (γ-1) mc2

Gdje je γ relativistička konstanta, c brzina svjetlosti, a m masa predmeta.

Energetski odnos s naporom

Rad ili rad je količina energije koja sila djeluje na predmete ili predmete koji iskušavaju pomicanje.

Rad ili rad definiran je kao umnožak prijeđene udaljenosti sile u smjeru pomaka.

Izraženo u obliku

W = Fs

Gdje je W = rad (Joule), F = sila (N) i s = udaljenost (m).

Pogledajte sljedeću sliku kako biste bolje razumjeli koncept tvrtke.

Vrijednost rada može biti pozitivna ili negativna, ovisno o smjeru sile kojom je pomaknut.

Ako je sila koja djeluje na predmet u smjeru suprotnom od njegova pomaka, tada je izvršeni rad negativan.

Ako je primijenjena sila u istom smjeru kao i pomak, tada objekt obavlja pozitivan posao.

Ako primijenjena sila tvori kut, tada se radna vrijednost izračunava samo na temelju sile u smjeru kretanja predmeta.

Rad je usko povezan s kinetičkom energijom.

Vrijednost rada jednaka je promjeni kinetičke energije.

To se označava kao:

W = ΔE _k = 1/2 m (v ₂ 2 -v ₁ 2)

Gdje je W = rad, = promjena kinetičke energije, m = masa predmeta, v ₂ 2 = konačna brzina i v ₁ 2 = početna brzina.

Primjeri primjene koncepta energije u svakodnevnom životu

Primjeri primjene potencijalne energije, naime

• Princip rada katapulta

  U katapultu se nalazi guma ili opruga koja funkcionira kao bacač kamena ili metak. Guma ili opruga koja se vuče i drži ima potencijalnu energiju. Ako se guma ili opruga oslobode, potencijalna energija pretvorit će se u kinetičku energiju

• Princip rada hidroelektrične energije

  Načelo koje se koristi gotovo je isto, naime povećanjem gravitacijskog potencijala prikupljene vode.

Primjeri primjene kinetičke energije su:

• Pokretni kokos pao je s drveta

  U ovom se slučaju kokosov orah kreće, što znači da ima kinetičku energiju. Učinak ove energije također se može vidjeti kada kokos postigne udarac o zemlju.

• Šutiranje lopte

  Ako volite igrati nogomet, onda sigurno i vi puno udarate loptu.

Šutiranje loptom primjer je primjene odnosa između kinetičke energije i rada. Loptu udarate nogom, što znači da radite na lopti. Lopta tada taj napor pretvara u kinetičku energiju kako bi se lopta mogla brzo kretati.

Također pročitajte: Elektrana Caci Maki Netizen (PLTCMN) vrlo je loša ideja

Primjer problema kinetičke energije

Primjer problema kinetičke energije 1

Automobil mase 500 kg vozi se brzinom od 25 m / s. Izračunajte kinetičku energiju automobila pri toj brzini! Što će se dogoditi ako automobil iznenada zakoči?

Poznato je:

Masa automobila (m) = 500 kg

Brzina automobila (v) = 25 m / s

Pitao:

Kinetička energija i događaji ako automobil iznenada zakoči

Odgovor:

Kinetička energija limuzine može se izračunati na sljedeći način:

Ek = 1/2. m v2

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

Ek = 156.250 džula

Kad automobil zakoči, automobil će se zaustaviti. Kinetička energija pretvorit će se u toplinsku i zvučnu energiju koja nastaje trenjem između kočnica i osovina te guma na cesti.

Primjer problema kinetičke energije 2

Džip ima kinetičku energiju od 560 000 Joula. Ako automobil ima masu od 800 kg, tada je brzina džipa ...

Poznato je:

Kinetička energija (Ek) = 560 000 Joule

Masa automobila (m) = 800 kg

Pitao:

Brzina automobila (v)?

Odgovor:

Ek = 1/2. m v2

v = √ 2 x Ek / m

v = √ 2 x 560 000/800

v = 37,42 m / s

Dakle, brzina džipa je 37,42 m / s

Primjer zadatka 3 Kinetička energija i rad

Blok mase 5 kg klizi površinom brzinom od 2,5 m / s. Nešto kasnije, blok se kretao brzinom od 3,5 m / s. Koji je ukupan rad na bloku za to vrijeme?

Poznato je:

Masa predmeta = 5 kg

Početna brzina (V1) = 2,5 m / s

Brzina konačnog objekta (V2) = 3,5 m / s

Pitao:

Ukupan rad na objektu?

Odgovor:

W = ΔE _k

Š = 1/2 m (v ₂ 2-v ₁ 2)

Š = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)

Š = 15 džula

Dakle, ukupan rad na objektu je 15 džula.

Primjer zadatka 4 Mehanička energija

Jabuka mase 300 grama pada s poho na visini od 10 metara. Ako je veličina gravitacije (g) = 10 m / s2, izračunajte mehaničku energiju u jabukama!

Poznato je:

- masa predmeta: 300 grama (0,3 kg)

- gravitacija g = 10 m / s2

- visina h = 10 m

Pitao:

Jabuke s mehaničkom energijom (Em)?

Odgovor:

Ako objekt padne, a brzina je nepoznata, tada se pretpostavlja da je kinetička energija (Ek) nula (Ek = 0)

Em = Ep + Ek

Em = Ep + 0

Em = ep

Em = mgh

Em = 0,3 kg. 10 .10

Em = 30 džula

Zaključak

Mehanička energija koju posjeduje pala jabuka iznosi 30 džula.

Primjer Zadatak 5 Mehanička energija

Sa zgrade je pala knjiga teška 1 kg. Kada padne na zemlju, brzina knjige je 20 m / s. Kolika je visina zgrade u koju je pala knjiga ako je vrijednost g = 10 m / s2?

Poznato je

- masa m = 1 kg

- brzina v = 20 m / s

- gravitacija g = 10 m / s2

Pitao

Visina zgrade (h)

Odgovor

Em1 = ​​Em2

Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

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

Ep = maksimum

Ek1 = 0 (jer se knjiga još nije pomaknula

Ep2 = 0 (jer je knjiga već na zemlji i nema visinu)

Ek2 = maksimum

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 metara.

Zaključak

Dakle, visina zgrade u koju je pala knjiga visoka je 20 metara.

Primjer zadatka 6 Pronađite brzinu ako je poznata kinetička energija

Kolika je brzina predmeta mase 30 kg s kinetičkom energijom 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

Primjer zadatka 7 Pronađite masu ako je poznata kinetička energija

Kolika je masa predmeta s kinetičkom energijom od 100 J i brzinom od 5 m / s?

EK = 0,5 x mv2

100 J = 0,5 xmx 52

m = 8 kg

Stoga rasprava o formuli kinetičke energije ovog puta. Nadam se da je ova rasprava korisna i da je možete razumjeti.

Također možete pročitati razne sažetke ostalih školskih materijala na Saintifu.

Referenca

• Što je kinetička energija - Khan Academy
• Kinetička energija - učionica fizike
• Kinetička, potencijalna, mehanička energija | Formule, objašnjenja, primjeri, pitanja - TheGorbalsla.com
• Napor i energija - Studijski studio