Формули за кинетична енергия, заедно с обяснения и примери за пълни въпроси

Кинетичната енергия е енергията, която притежава обектът, когато се движи. Формулата за кинетична енергия е тясно свързана с потенциалната енергия и механичната енергия.

В тази дискусия ще дам обяснение на кинетичната енергия, заедно с контекста и примери за проблема, така че да е по-лесно да се разбере ...

... Тъй като дискусията за кинетичната енергия се появява много често в материалите по физика за прогимназиални и старши гимназии, тя също излиза много често в въпросите на ООН (Национален изпит).

Определение за енергия

Енергията е мярка за способността за работа.

Затова във всяка дейност, независимо дали е бутане на маса, повдигане на неща, бягане, имате нужда от енергия.

Има много видове енергия и основната е

• Кинетична енергия
• Потенциална енергия

Комбинацията от кинетична енергия и потенциална енергия се нарича още механична енергия

Кинетична енергия

Кинетичната енергия е енергията, притежавана от движещ се обект.

Думата kinetic идва от гръцката дума kinetikos, което означава да се движим. Следователно, от това, всички движещи се обекти, разбира се, имат кинетична енергия.

Стойността на кинетичната енергия е тясно свързана с масата и скоростта на обекта. Количеството на кинетичната енергия е пряко пропорционално на големината на масата и е пропорционално на квадрата на скоростта на обекта.

Обект с голяма маса и скорост, трябва да има голяма кинетична енергия при движение. Обратно, обектите, чиято маса и скорост са малки, тяхната кинетична енергия също е малка.

Примери за кинетична енергия са камиони, които се движат, когато бягате, и различни други движения.

Друг пример, който можете да наблюдавате, когато хвърляте камъни. Скалата, която хвърляте, трябва да има скорост и следователно има кинетична енергия. Можете да видите кинетичната енергия на тази скала, когато удари целта пред нея.

Потенциална енергия

Потенциалната енергия е енергия, притежавана от обекти поради тяхното положение или положение.

За разлика от кинетичната енергия, която е съвсем ясна, а именно когато обектът се движи, потенциалната енергия няма определена форма.

Това е така, защото потенциалната енергия е основно енергия, която все още е потенциална или се съхранява в природата. И ще излезе само когато смени позицията си.

Пример за потенциална енергия, който лесно можете да намерите, е потенциалната енергия в извор.

Когато изстискате пружина, тя има запасена потенциална енергия. Ето защо, когато отпуснете хватката си на пружина, тя може да упражни натиск.

Това се случва, защото съхранената енергия под формата на потенциална енергия е освободена.

Механична енергия

Механичната енергия е общото количество кинетична енергия и потенциална енергия.

Механичната енергия има определени уникални свойства, а именно, че под въздействието на консервативна сила количеството механична енергия винаги ще бъде едно и също, въпреки че стойностите на потенциалната енергия и кинетичната енергия са различни.

Кажете, вземете например манго, което е узряло на дърво.

Когато е в дървото, мангото има потенциална енергия поради позицията си и няма кинетична енергия, тъй като е неподвижно.

Но когато мангото узрее и падне, потенциалната му енергия ще намалее, тъй като позицията му се промени, докато кинетичната му енергия се увеличава, докато скоростта му продължава да се увеличава.

Можете също така да разберете същото, като разгледате примера на случая на влакче в увеселителен парк.

Освен това в тази дискусия ще се съсредоточа върху темата за кинетичната енергия.

Прочетете още: Ще изчерпят ли изкопаемите горива в света? Очевидно не

Видове и формули на кинетична енергия

Кинетичната енергия съществува в няколко вида според своето движение и всеки има своя собствена формула за кинетична енергия.

Следват типовете

Формула за кинетична енергия (транслационна кинетична енергия)

Това е най-основната формула за кинетична енергия. Транслационната кинетична енергия или така наречената кинетична енергия е кинетичната енергия, когато обектите се движат в транслация.

E _k = ½ xmx v2

Информация :

m = маса на твърдо тяло (kg)

v = скорост (m / s)

E _k  = кинетична енергия (джаул)

Формула на ротационна кинетична енергия

Всъщност не всички обекти се движат в линеен преход. Има и обекти, които се движат с кръгово или въртеливо движение.

Формулата за кинетична енергия за този тип движение се нарича формула за въртяща се кинетична енергия и нейните стойности са различни от обикновената кинетична енергия.

Параметри в момента на инерция и ъгловата скорост на използване на кинетичната енергия на въртене, които са записани във формулата:

E _{r =} ½ x I x ω2

Информация :

I = момент на инерция

ω = ъглова скорост

Така че, за да изчислите ротационната кинетична енергия, първо трябва да знаете момента на инерцията и ъгловата скорост на обекта.

Релативистични формули за кинетична енергия

Релативистичната кинетична енергия е кинетична енергия, когато обектът се движи много бързо.

Тъй като е толкова бърз, обектите, които се движат релативистично, имат скорост, близка до скоростта на светлината.

На практика е почти невъзможно големите обекти да достигнат тази скорост. Следователно тази много голяма скорост обикновено се постига от частиците, изграждащи атома.

Формулата за релативистична кинетична енергия се различава от обикновената кинетична енергия, тъй като нейното движение вече не е съвместимо с класическата нютонова механика. Следователно подходът се осъществява с теорията на относителността на Айнщайн и формулата може да бъде написана по следния начин

E _k = (y-1) mc2

Където γ е релативистката константа, c е скоростта на светлината и m е масата на обекта.

Енергийна връзка с усилия

Работата или работата е количеството енергия, упражнено от сила върху предмети или предмети, които изпитват изместване.

Работата или работата се определя като произведение на изминатото разстояние от силата в посока на изместването.

Изразено във формата

W = Fs

Където W = работа (джаул), F = сила (N) и s = разстояние (m).

Погледнете следната снимка, за да разберете по-добре концепцията на бизнеса.

Стойността на работата може да бъде положителна или отрицателна в зависимост от посоката на силата, с която е изместена.

Ако силата, упражнявана върху обекта, е в посока, обратна на неговото изместване, тогава приложената работа е отрицателна.

Ако приложената сила е в същата посока като изместването, тогава обектът извършва положителна работа.

Ако приложената сила образува ъгъл, тогава стойността на работата се изчислява само въз основа на силата в посока на движението на обекта.

Работата е тясно свързана с кинетичната енергия.

Стойността на работната стойност е равна на промяната в кинетичната енергия.

Това се означава като:

W = ΔE _k = 1/2 m (v ₂ 2 -v ₁ 2)

Където W = работа, = промяна в кинетичната енергия, m = маса на обекта, v ₂ 2 = крайна скорост и v ₁ 2 = начална скорост.

Примери за приложение на концепцията за енергия във всекидневния живот

Примери за прилагане на потенциална енергия, а именно

• Принципът на работа на катапулта

  В катапулта има гума или пружина, която функционира като стартер за скали или играчка. Гумата или пружината, която се изтегля и задържа, има потенциална енергия. Ако гумата или пружината се освободят, потенциалната енергия ще се превърне в кинетична енергия

• Принципът на работа на водноелектрическата енергия

  Използваният принцип е почти същият, а именно чрез увеличаване на гравитационния потенциал на събраната вода.

Примери за прилагане на кинетична енергия са:

• Подвижният кокос падна от дървото

  В този случай кокосът се движи, което означава, че има кинетична енергия. Въздействието на тази енергия може да се види и когато кокосовият орех достигне тупане по земята.

• Ритане на топката

  Ако обичате да играете футбол, тогава трябва да ритате много и топката.

Ритането на топка е пример за прилагане на връзката между кинетичната енергия и работата. Ритате топката с крак, което означава, че работите върху топката. След това топката превръща това усилие в кинетична енергия, за да може топката да се движи бързо.

Прочетете още: Електроцентралата Caci Maki Netizen (PLTCMN) е много лоша идея

Пример за проблем с кинетичната енергия

Пример за проблем с кинетичната енергия 1

Автомобил с маса 500 kg се движи със скорост 25 m / s. Изчислете кинетичната енергия на автомобила при тази скорост! Какво ще стане, ако колата внезапно спира?

Известно е:

Маса на автомобила (m) = 500 kg

Скорост на автомобила (v) = 25 m / s

Попитан:

Кинетична енергия и събития, ако колата внезапно спира

Отговор:

Кинетичната енергия на седан може да се изчисли, както следва:

Ек = 1/2. m v2

Ек = 1/2. 500. (25) 2

Ек = 156 250 джаула

Когато колата спира, колата ще спре. Кинетичната енергия ще се трансформира в топлинна енергия и звукова енергия, генерирана от триене между спирачките и осите и гумите на пътя.

Пример за проблем с кинетичната енергия 2

Джип има кинетична енергия от 560 000 джаула. Ако автомобилът има маса от 800 кг, тогава скоростта на джипа е ...

Известно е:

Кинетична енергия (Ek) = 560 000 джаула

Маса на автомобила (m) = 800 кг

Попитан:

Скорост на автомобила (v)?

Отговор:

Ек = 1/2. m v2

v = √ 2 x Ek / m

v = √ 2 x 560 000/800

v = 37,42 m / s

Така че скоростта на джипа е 37,42 м / сек

Примерен проблем 3 Кинетична енергия и работа

Блок с маса 5 kg се плъзга по повърхността със скорост 2,5 m / s. Известно време по-късно блокът се движеше със скорост 3,5 m / s. Каква е общата работа, извършена върху блока през това време?

Известно е:

Маса на предмета = 5 кг

Скоростта на оригиналния обект (V1) = 2,5 m / s

Скоростта на крайния обект (V2) = 3,5 m / s

Попитан:

Общата работа, извършена по обекта?

Отговор:

W = ΔE _k

Ш = 1/2 м (v ₂ 2-v ₁ 2)

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

W = 15 джаула

Така че общата работа, приложена върху обекта, е 15 джаула.

Примерен проблем 4 Механична енергия

Ябълка с маса 300 грама пада от похото на височина 10 метра. Ако големината на гравитацията (g) = 10 m / s2, изчислете механичната енергия в ябълките!

Известно е:

- маса на обекта: 300 грама (0,3 кг)

- гравитация g = 10 m / s2

- височина h = 10 m

Попитан:

Механична енергия (Em) ябълки?

Отговор:

Ако обектът падне и скоростта е неизвестна, тогава се приема, че кинетичната енергия (Ek) е нула (Ek = 0)

Em = Ep + Ek

Em = Ep + 0

Em = еп

Em = mgh

Em = 0,3 кг. 10 .10

Em = 30 джаула

Заключение

Механичната енергия, която притежава падналата ябълка, е 30 джаула.

Примерен проблем 5 Механична енергия

От сградата падна книга с тегло 1 кг. Когато падне на земята, скоростта на книгата е 20 m / s. Каква е височината на сградата, където е паднала книгата, ако стойността на g = 10 m / s2?

Известно е

- маса m = 1 kg

- скорост v = 20 m / s

- гравитация g = 10 m / s2

Попитан

Височина на сградата (h)

Отговор

Em1 = ​​Em2

Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

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

Ep = максимум

Ek1 = 0 (защото книгата все още не е мръднала

Ep2 = 0 (тъй като книгата вече е на земята и няма височина)

Ek2 = максимум

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 метра.

Заключение

И така, височината на сградата, където падна книгата, е висока 20 метра.

Примерен проблем 6 Намерете скоростта, ако кинетичната енергия е известна

Каква е скоростта на обект с маса 30 kg с кинетична енергия 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

Примерен проблем 7 Намерете масата, ако кинетичната енергия е известна

Каква е масата на обект с кинетична енергия 100 J и скорост 5 m / s?

EK = 0,5 x mv2

100 J = 0,5 xmx 52

m = 8 кг

По този начин дискусията за формулата на кинетичната енергия този път. Надяваме се, че тази дискусия е полезна и можете да я разберете.

Можете също да прочетете различни резюмета на други училищни материали в Saintif.

Справка

• Какво е кинетична енергия - Академия Хан
• Кинетична енергия - Кабинет по физика
• Кинетична, потенциална, механична енергия | Формули, обяснения, примери, въпроси - TheGorbalsla.com
• Усилие и енергия - Учебно студио