L'energia cinetica è l'energia posseduta da un oggetto quando si muove. La formula dell'energia cinetica è strettamente correlata all'energia potenziale e all'energia meccanica.
In questa discussione, fornirò una spiegazione dell'energia cinetica, insieme al contesto e agli esempi del problema, in modo che sia più facile da capire ...
… Poiché la discussione sull'energia cinetica appare molto spesso nel materiale di fisica delle scuole medie e superiori, viene fuori molto spesso anche nelle domande dell'ONU (National Examination).
Definizione di energia
L'energia è una misura della capacità di lavorare.
Pertanto, in ogni attività, che si tratti di spingere un tavolo, sollevare cose, correre, hai bisogno di energia.
Esistono molti tipi di energia e il principale è
- Energia cinetica
- Energia potenziale
La combinazione di energia cinetica ed energia potenziale è anche chiamata energia meccanica
Energia cinetica
L'energia cinetica è l'energia posseduta da un oggetto in movimento.
La parola cinetica deriva dalla parola greca kinetikos che significa muoversi. Pertanto, da questo, tutti gli oggetti in movimento, ovviamente, hanno energia cinetica.
Il valore dell'energia cinetica è strettamente correlato alla massa e alla velocità dell'oggetto. La quantità di energia cinetica è direttamente proporzionale all'entità della massa ed è proporzionale al quadrato della velocità dell'oggetto.
Un oggetto con una grande massa e velocità, deve avere una grande energia cinetica quando si muove. Viceversa, oggetti la cui massa e velocità sono piccole, anche la loro energia cinetica è piccola.
Esempi di energia cinetica sono i camion che si muovono, quando corri e vari altri movimenti.
Un altro esempio che puoi osservare quando lanci pietre. La roccia che stai lanciando deve avere velocità e quindi ha energia cinetica. Puoi vedere l'energia cinetica di questa roccia quando colpisce il bersaglio davanti ad essa.
Energia potenziale
L'energia potenziale è l'energia posseduta dagli oggetti a causa della loro posizione o posizione.
In contrasto con l'energia cinetica, che ha una forma abbastanza chiara, cioè quando un oggetto si muove, l'energia potenziale non ha una certa forma.
Questo perché l'energia potenziale è fondamentalmente energia che è ancora potenziale o immagazzinata in natura. E uscirà solo quando cambierà posizione.
Un esempio di energia potenziale che puoi facilmente trovare è l'energia potenziale in una sorgente.
Quando si schiaccia una molla, viene immagazzinata energia potenziale. Ecco perché, quando lasci andare la presa su una molla, questa può esercitare una spinta.
Ciò accade perché l'energia immagazzinata sotto forma di energia postenziale è stata rilasciata.
Energia meccanica
L'energia meccanica è la quantità totale di energia cinetica e potenziale.
L'energia meccanica ha alcune proprietà uniche, vale a dire che sotto l'influenza di una forza conservativa, la quantità di energia meccanica sarà sempre la stessa, anche se i valori di energia potenziale ed energia cinetica sono diversi.
Dì, prendi ad esempio un mango maturo su un albero.
Quando è sull'albero, il mango ha energia potenziale a causa della sua posizione e non ha energia cinetica perché è fermo.
Ma quando il mango è maturo e cade, la sua energia potenziale diminuirà al variare della sua posizione, mentre la sua energia cinetica aumenta man mano che la sua velocità continua ad aumentare.
Puoi anche capire la stessa cosa guardando l'esempio del caso sulle montagne russe.
Inoltre, in questa discussione, mi concentrerò sul tema dell'energia cinetica.
Leggi anche: I combustibili fossili nel mondo si esauriranno? Apparentemente noTipi e formule di energia cinetica
L'energia cinetica esiste in diversi tipi a seconda del suo movimento e ognuno ha la sua formula di energia cinetica.
I seguenti sono i tipi
Formula di energia cinetica (energia cinetica traslazionale)
Questa è la formula più semplice per l'energia cinetica. L'energia cinetica traslazionale o la cosiddetta energia cinetica è l'energia cinetica quando gli oggetti si muovono in traslazione.
E k = ½ xmx v2
Informazione :
m = massa del corpo rigido (kg)
v = velocità (m / s)
E k = energia cinetica (Joule)
Formula di energia cinetica rotazionale
In effetti, non tutti gli oggetti si muovono in una transizione lineare. Ci sono anche oggetti che si muovono con un movimento circolare o rotatorio.
La formula dell'energia cinetica per questo tipo di movimento è chiamata formula dell'energia cinetica rotazionale ei suoi valori sono diversi dall'energia cinetica ordinaria.
I parametri nell'energia cinetica rotazionale utilizzano il momento di inerzia e la velocità angolare, che sono scritti nella formula:
E r = ½ x I x ω2
Informazione :
I = momento d'inerzia
ω = velocità angolare
Quindi per calcolare l'energia cinetica rotazionale è necessario prima conoscere il momento di inerzia e la velocità angolare dell'oggetto.
Formule relative all'energia cinetica relativistica
L'energia cinetica relativistica è l'energia cinetica quando un oggetto si muove molto velocemente.
Poiché è così veloce, gli oggetti che si muovono in modo relativistico hanno una velocità prossima a quella della luce.
In pratica, è quasi impossibile per oggetti di grandi dimensioni raggiungere questa velocità. Pertanto, questa velocità molto elevata viene generalmente raggiunta dalle particelle che compongono l'atomo.
La formula per l'energia cinetica relativistica differisce dall'energia cinetica ordinaria perché il suo movimento non è più compatibile con la meccanica newtoniana classica. Pertanto, l'approccio viene eseguito con la teoria della relatività di Einstein e la formula può essere scritta come segue
E k = (γ-1) mc2
Dove γ è la costante relativistica, c è la velocità della luce e m è la massa dell'oggetto.
Rapporto energetico con lo sforzo
Il lavoro o il lavoro è la quantità di energia esercitata da una forza su oggetti o oggetti che subiscono lo spostamento.
Il lavoro o lavoro è definito come il prodotto della distanza percorsa dalla forza nella direzione dello spostamento.
Espresso nella forma
W = Fs
Dove W = Lavoro (Joule), F = Forza (N) e s = Distanza (m).
Guarda la figura seguente in modo da comprendere meglio il concetto di attività.
Il valore del lavoro può essere positivo o negativo a seconda della direzione della forza con cui viene spostato.
Se la forza esercitata sull'oggetto è nella direzione opposta al suo spostamento, il lavoro esercitato è negativo.
Se la forza applicata è nella stessa direzione dello spostamento, l'oggetto sta svolgendo un lavoro positivo.
Se la forza applicata forma un angolo, il valore del lavoro viene calcolato solo in base alla forza nella direzione del movimento dell'oggetto.
Il lavoro è strettamente correlato all'energia cinetica.
La quantità di valore del lavoro è uguale alla variazione dell'energia cinetica.
Questo è indicato come:
W = ΔE k = 1/2 m (v 2 2 -v 1 2)
Dove W = lavoro, = variazione dell'energia cinetica, m = massa dell'oggetto, v 2 2 = velocità finale e v 1 2 = velocità iniziale.
Esempi di applicazione del concetto di energia nella vita quotidiana
Esempi di applicazione di energia potenziale, vale a dire
- Il principio di funzionamento della catapulta
Nella catapulta c'è una gomma o una molla che funge da lanciarazzi o proiettile giocattolo. La gomma o la molla che viene tirata e trattenuta ha energia potenziale. Se la gomma o la molla vengono rilasciate, l'energia potenziale si trasformerà in energia cinetica
- Il principio di funzionamento dell'energia idroelettrica
Il principio utilizzato è pressoché lo stesso, ovvero aumentando il potenziale gravitazionale dell'acqua raccolta.
Esempi di applicazione dell'energia cinetica sono:
- La noce di cocco in movimento cadde dall'albero
In questo caso, il frutto del cocco si muove, il che significa che ha energia cinetica. L'impatto di questa energia può essere visto anche quando la noce di cocco raggiunge un tonfo a terra.
- Calci la palla
Se ti piace giocare a calcio, devi anche calciare molto il pallone.
Calciare una palla è un esempio di come applicare la relazione tra energia cinetica e lavoro. Calci la palla con il piede, il che significa che stai lavorando sulla palla. La palla quindi converte questo sforzo in energia cinetica in modo che la palla possa muoversi rapidamente.
Leggi anche: La centrale elettrica Caci Maki Netizen (PLTCMN) è una pessima ideaUn esempio di un problema di energia cinetica
Esempio di problema dell'energia cinetica 1
Un'auto con una massa di 500 kg viaggia a una velocità di 25 m / s. Calcola l'energia cinetica dell'auto a quella velocità! Cosa succederà se l'auto frena improvvisamente?
Conosciuto:
Massa della macchina (m) = 500 kg
Velocità cabina (v) = 25 m / s
Chiesto:
Energia cinetica ed eventi se l'auto frena improvvisamente
Risposta:
L'energia cinetica di un'auto berlina può essere calcolata come segue:
Ek = 1/2. m v2
Ek = 1/2. 500. (25) 2
Ek = 156,250 Joule
Quando l'auto frena, l'auto si ferma. L'energia cinetica verrà trasformata in energia termica ed energia sonora generata dall'attrito tra i freni e gli assi e gli pneumatici su strada.
Esempio di problema dell'energia cinetica 2
Una jeep ha un'energia cinetica di 560.000 Joule. Se l'auto ha una massa di 800 kg, la velocità della jeep è ...
Conosciuto:
Energia cinetica (Ek) = 560.000 Joule
Massa della macchina (m) = 800 kg
Chiesto:
Velocità della macchina (v)?
Risposta:
Ek = 1/2. m v2
v = √ 2 x Ek / m
v = √ 2 x 560.000 / 800
v = 37,42 m / s
Quindi la velocità della jeep è di 37,42 m / s
Esempio problema 3 Energia cinetica e lavoro
Un blocco avente una massa di 5 kg scorre sulla superficie ad una velocità di 2,5 m / s. Qualche tempo dopo, il blocco viaggiava a una velocità di 3,5 m / s. Qual è il lavoro totale svolto sul blocco durante questo periodo?
Conosciuto:
Massa dell'oggetto = 5 kg
La velocità dell'oggetto originale (V1) = 2,5 m / s
La velocità dell'oggetto finale (V2) = 3,5 m / s
Chiesto:
Il lavoro totale svolto sull'oggetto?
Risposta:
W = ΔE k
W = 1/2 m (v 2 2-v 1 2)
W = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)
W = 15 Joule
Quindi il lavoro totale applicato all'oggetto è di 15 Joule.
Esempio problema 4 Energia meccanica
Una mela con una massa di 300 grammi cade dalla poho ad un'altezza di 10 metri. Se l'entità della gravità (g) = 10 m / s2, calcola l'energia meccanica nelle mele!
Conosciuto:
- massa dell'oggetto: 300 grammi (0,3 kg)
- gravità g = 10 m / s2
- altezza h = 10 m
Chiesto:
Mele a energia meccanica (Em)?
Risposta:
Se l'oggetto cade e la velocità è sconosciuta, si presume che l'energia cinetica (Ek) sia zero (Ek = 0)
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Ep
Em = mgh
Em = 0,3 kg. 10 .10
Em = 30 joule
Conclusione
L'energia meccanica posseduta dalla mela caduta è di 30 joule.
Esempio problema 5 Energia meccanica
Un libro del peso di 1 kg è caduto dall'edificio. Quando cade a terra, la velocità del libro è di 20 m / s. Qual è l'altezza dell'edificio dove è caduto il libro se il valore di g = 10 m / s2?
Conosciuto
- massa m = 1 kg
- velocità v = 20 m / s
- gravità g = 10 m / s2
Chiesto
Altezza edificio (h)
Risposta
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Ep = massimo
Ek1 = 0 (perché il libro non è ancora stato spostato
Ep2 = 0 (perché il libro è già a terra e non ha altezza)
Ek2 = massimo
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 metri.
Conclusione
Quindi, l'altezza dell'edificio in cui è caduto il libro è di 20 metri.
Problema di esempio 6 Trova la velocità se l'energia cinetica è nota
Qual è la velocità di un oggetto con una massa di 30 kg con un'energia cinetica di 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
Esempio problema 7 Trova massa se l'energia cinetica è nota
Qual è la massa di un oggetto con un'energia cinetica di 100 J e una velocità di 5 m / s?
EK = 0,5 x mv2
100 J = 0,5 xmx 52
m = 8 kg
Così questa volta la discussione sulla formula dell'energia cinetica. Si spera che questa discussione sia utile e che tu possa capirla.
Puoi anche leggere vari riassunti di altri materiali scolastici a Saintif.
Riferimento
- Cos'è l'energia cinetica - Khan Academy
- Energia cinetica - Classe di fisica
- Energia cinetica, potenziale, meccanica | Formule, spiegazioni, esempi, domande - TheGorbalsla.com
- Sforzo ed energia - Studio di studio