Kinetiske energiformler sammen med forklaringer og eksempler på komplette spørsmål

Kinetisk energi er energien som et objekt har når den beveger seg. Den kinetiske energiformelen er nært knyttet til potensiell energi og mekanisk energi.

I denne diskusjonen vil jeg gi en forklaring på kinetisk energi, sammen med konteksten og eksemplene på problemet, slik at det er lettere å forstå ...

... Fordi diskusjonen om kinetisk energi vises veldig ofte i ungdoms- og ungdomsfysikkmateriale, kommer den også veldig ofte ut i spørsmålene om National Examination (National Examination).

Definisjon av energi

Energi er et mål på evnen til å utføre arbeid.

Derfor trenger du energi i hver aktivitet, enten det er å presse et bord, løfte ting, løpe.

Det er mange typer energi, og den viktigste er

• Kinetisk energi
• Potensiell energi

Kombinasjonen av kinetisk energi og potensiell energi kalles også mekanisk energi

Kinetisk energi

Kinetisk energi er energien som et objekt i bevegelse har.

Ordet kinetisk kommer fra det greske språket, nemlig kinetikos som betyr å bevege seg. Derfor har selvfølgelig alle bevegelige gjenstander kinetisk energi.

Verdien av kinetisk energi er nært knyttet til gjenstandens masse og hastighet. Mengden kinetisk energi er direkte proporsjonal med massens størrelse og er proporsjonal med kvadratet av objektets hastighet.

Et objekt med stor masse og hastighet må ha en stor mengde kinetisk energi når den beveger seg. Omvendt, objekter hvis masse og hastighet er liten, deres kinetiske energi er også liten.

Eksempler på kinetisk energi er lastebiler som beveger seg, når du kjører, og forskjellige andre bevegelser.

Et annet eksempel du kan observere når du kaster stein. Steinen du kaster må ha fart, og derfor har den kinetisk energi. Du kan se kinetisk energi til denne steinen når den treffer målet foran den.

Potensiell energi

Potensiell energi er energi besatt av gjenstander på grunn av deres posisjon eller posisjon.

I motsetning til kinetisk energi, som har en ganske klar form, det vil si når et objekt beveger seg, har potensiell energi ikke en bestemt form.

Dette er fordi potensiell energi i utgangspunktet er energi som fremdeles er potensiell eller lagret i naturen. Og kommer først ut når han endrer stilling.

Et eksempel på potensiell energi som du enkelt kan finne er den potensielle energien i en vår.

Når du klemmer en fjær, har den potensiell energi lagret. Det er derfor, når du slipper taket på en fjær, kan det utøve et trykk.

Dette skjer fordi den lagrede energien i form av postensiell energi har blitt frigjort.

Mekanisk energi

Mekanisk energi er den totale mengden kinetisk energi og potensiell energi.

Mekanisk energi har visse unike egenskaper, nemlig at under påvirkning av en konservativ kraft vil mengden mekanisk energi alltid være den samme, selv om verdiene av potensiell energi og kinetisk energi er forskjellige.

La oss for eksempel si at en mango er moden på et tre.

Når den er i treet, har mangoen potensiell energi på grunn av sin posisjon, og den har ingen kinetisk energi fordi den er stasjonær.

Men når mango er moden og faller, vil dens potensielle energi reduseres når posisjonen har endret seg, mens den kinetiske energien øker når hastigheten fortsetter å øke.

Du kan også forstå det samme ved å se på eksempeleksemplet på en berg-og-dalbane.

Videre vil jeg i denne diskusjonen fokusere på temaet kinetisk energi.

Typer og formler av kinetisk energi

Kinetisk energi eksisterer i flere typer i henhold til bevegelsen, og hver har sin egen kinetiske energiformel.

Følgende er typene

Kinetic Energy Formula (Translational Kinetic Energy)

Dette er den mest grunnleggende formelen for kinetisk energi. Translasjonell kinetisk energi eller såkalt kinetisk energi er den kinetiske energien når objekter beveger seg i translasjon.

E_k = ½ x m x v2

Informasjon :

m = masse av stiv kropp (kg)

v = hastighet (m / s)

E_k= kinetisk energi (Joule)

Rotasjons Kinetic Energy Formula

Faktisk beveger ikke alle objekter seg i en lineær overgang. Det er også objekter som beveger seg i en sirkulær eller rotasjonsbevegelse.

Den kinetiske energiformelen for denne typen bevegelse kalles den roterende kinetiske energiformelen, og dens verdier er forskjellige fra vanlig kinetisk energi.

Parametere i rotasjonskinetisk energi bruker treghetsmoment og vinkelhastighet, som er skrevet i formelen:

E_{r =} ½ x I x ω2

Informasjon :

Jeg = treghetsmoment

ω = vinkelhastighet

For å beregne den roterende kinetiske energien må du først vite treghetsmomentet og objektets vinkelhastighet.

Relativistiske kinetiske energiformler

Relativistisk kinetisk energi er kinetisk energi når et objekt beveger seg veldig raskt.

Fordi det er så raskt, har objekter som beveger seg relativistisk, en hastighet som nærmer seg lysets hastighet.

I praksis er det nesten umulig for store gjenstander å nå denne hastigheten. Derfor oppnås denne meget store hastigheten vanligvis av partiklene som utgjør atomet.

Formelen for relativistisk kinetisk energi skiller seg fra vanlig kinetisk energi fordi bevegelsen ikke lenger er kompatibel med klassisk Newtonsk mekanikk. Derfor blir tilnærmingen utført med Einsteins relativitetsteori, og formelen kan skrives som følger

E_k = (γ-1) mc2

Der γ er den relativistiske konstanten, er c lysets hastighet, og m er massen til objektet.

Energiforhold med innsats

Arbeid eller arbeid er mengden energi som utøves av en kraft på gjenstander eller gjenstander som opplever forskyvning.

Arbeid eller arbeid er definert som produktet av avstanden som styrken har kjørt i retning av forskyvningen.

Uttrykt i skjemaet

W = F.s

Hvor W = Arbeid (Joule), F = Kraft (N) og s = Avstand (m).

Se på følgende bilde slik at du bedre forstår konseptet med virksomheten.

Verdien av arbeidet kan være enten positiv eller negativ, avhengig av retningen til kraften på forskyvningen.

Hvis kraften som utøves på objektet er i motsatt retning av forskyvningen, er arbeidet som utøves negativt.

Hvis den påførte kraften er i samme retning som forskyvningen, gjør objektet positivt arbeid.

Hvis den påførte kraften danner en vinkel, beregnes arbeidsverdien bare basert på kraften i retning av objektets bevegelse.

Arbeid er nært knyttet til kinetisk energi.

Verdien av arbeidet er lik endringen i kinetisk energi.

Dette er betegnet som:

W = AE _k = 1/2 m (v ₂2 -v ₁2 )

Der W = arbeid, = endring i kinetisk energi, m = gjenstandens masse, v₂2 = endelig hastighet, og v₁2 = utgangshastighet.

Eksempler på anvendelsen av begrepet energi i hverdagen

Eksempler på bruk av potensiell energi, nemlig

• Arbeidsprinsippet til katapulten

  I katapulten er det en gummi eller fjær som fungerer som en rock launcher eller leketøyskule. Gummien eller fjæren som trekkes og holdes har potensiell energi. Hvis gummien eller fjæren frigjøres, vil den potensielle energien bli til kinetisk energi

• Arbeidsprinsippet for vannkraft

  Prinsippet som er brukt er nesten det samme, nemlig ved å øke gravitasjonspotensialet til det oppsamlede vannet.

Eksempler på bruk av kinetisk energi er:

• Den kokosnøtten som beveger seg falt fra treet

  I dette tilfellet beveger kokosfrukten seg, noe som betyr at den har kinetisk energi. Virkningen av denne energien kan også sees når kokosnøtten kommer dunke i jord.

• Sparker ballen

  Hvis du liker å spille fotball, må du også sparke ballen mye.

Å sparke en ball er et eksempel på å anvende forholdet mellom kinetisk energi og arbeid. Du sparker ballen med foten, noe som betyr at du legger på deg ballen. Kulen omgjør deretter denne innsatsen til kinetisk energi slik at ballen kan bevege seg raskt.

Et eksempel på et kinetisk energiproblem

Eksempel på problemer med kinetisk energi 1

En bil med en masse på 500 kg kjører med en hastighet på 25 m / s. Beregn den kinetiske energien til bilen i den hastigheten! Hva vil skje hvis bilen plutselig bremser?

Er kjent:

Masse av bil (m) = 500 kg

Bilhastighet (v) = 25 m / s

Spurt:

Kinetisk energi og hendelser hvis bilen bremser plutselig

Svar:

Den kinetiske energien til en sedanbil 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 vil bli til varmeenergi og lydenergi som genereres av friksjon mellom bremsene og akslene og dekkene på veien.

Eksempel på kinetisk energiproblem 2

En jeep har en kinetisk energi på 560 000 Joule. Hvis bilen har en masse på 800 kg, er jeepens hastighet ...

Er kjent:

Kinetisk energi (Ek) = 560 000 Joule

Masse på bil (m) = 800 kg

Spurt:

Bilhastighet (v)?

Svar:

Ek = 1/2. m v2

v = √ 2 x Ek / m

v = √ 2 x 560 000/800

v = 37,42 m / s

Så jeepens hastighet er 37,42 m / s

Eksempel Oppgave 3 Kinetisk energi og arbeid

En blokk med en masse på 5 kg glir over overflaten med en hastighet på 2,5 m / s. Noe senere kjørte blokken med en hastighet på 3,5 m / s. Hva er det totale arbeidet som er gjort på blokken i løpet av denne tiden?

Er kjent:

Masse av gjenstand = 5 kg

Starthastigheten (V1) = 2,5 m / s

Hastigheten til det endelige objektet (V2) = 3,5 m / s

Spurt:

Det totale arbeidet som er utført på objektet?

Svar:

W = AE_k

W = 1/2 m (v₂2-v₁2)

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

W = 15 Joule

Så det totale arbeidet som brukes på objektet er 15 Joule.

Eksempel på oppgave 4 Mekanisk energi

Et eple med en masse på 300 gram faller fra poho i en høyde av 10 meter. Hvis tyngdekraften (g) = 10 m / s2, beregne den mekaniske energien i eplene!

Er kjent:

- gjenstandsmasse: 300 gram (0,3 kg)

- tyngdekraften g = 10 m / s2

- høyde h = 10 m

Spurt:

Mekanisk energi (Em) epler?

Svar:

Hvis objektet faller og hastigheten er ukjent, antas den kinetiske energien (Ek) å være null (Ek = 0)

Em = Ep + Ek

Em = Ep + 0

Em = Ep

Em = m.g.h

Em = 0,3 kg. 10 .10

Em = 30 joule

Konklusjon

Den mekaniske energien som det fallne eplet har, er 30 joule.

Eksempel Oppgave 5 Mekanisk energi

En bok som veide 1 kg falt fra bygningen. Når den faller til bakken, er bokhastigheten 20 m / s. Hva er høyden på bygningen der boka falt hvis verdien av g = 10 m / s2?

Er kjent

- masse m = 1 kg

- hastighet v = 20 m / s

- tyngdekraften g = 10 m / s2

Spurte

Byggehøyde (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 boka ikke har flyttet ennå

Ep2 = 0 (fordi boka allerede er på bakken og ikke har noen høyde)

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.

Konklusjon

Så høyden på bygningen der boka falt, er 20 meter høy.

Eksempeloppgave 6 Finn hastigheten hvis kinetisk energi er kjent

Hva er hastigheten 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

Eksempeloppgave 7 Finn masse hvis kinetisk energi er kjent

Hva er massen til et objekt med en kinetisk energi på 100 J og en hastighet på 5 m / s?

EK = 0,5 x mv2

100 J = 0,5 x m x 52

m = 8 kg

Dermed diskusjonen om kinetisk energiformel denne gangen. Forhåpentligvis er denne diskusjonen nyttig, og du kan forstå den.

Du kan også lese forskjellige sammendrag av annet skolemateriell på Saintif.

Henvisning

• Hva er kinetisk energi - Khan Academy
• Kinetic Energy - Physics Classroom
• Kinetisk, potensiell, mekanisk energi | Formler, forklaringer, eksempler, spørsmål - TheGorbalsla.com
• Innsats og energi - Studiestudio