Segurament hagis estudiat a l'institut l'energia cinètica en l'assignatura de física. Si no és així, probablement la hagis sentit en algun estudi científic o en els mitjans de comunicació. I és que és considerada una energia molt important de cara a l'estudi de el moviment dels objectes. Hi ha persones que encara no tenen ben clara la idea d'energia cinètica ni com es mesura o funciona. En aquest article farem un repàs de la definició i utilitats que tens aquesta energia en el món de la física.
Vols saber tot el relacionat amb l'energia cinètica? Només has de seguir llegint per aprendre-ho tot 🙂
Quina és la definició d'energia cinètica?
Quan es parla d'aquest tipus d'energia es pensa que el alguna energia que s'obté per generar electricitat o alguna cosa per l'estil. L'energia cinètica és l'energia que un objecte té pel fet d'estar en moviment. Quan volem accelerar un objecte, hem de aplicar-li una determinada força perquè venci aquesta força de fregament de terra o l'aire. Per a això, com a resultat d'això, estem transferint energia a l'objecte i serà capaç de moure a una velocitat constant.
És aquesta energia transferida la qual es diu energia cinètica. Si l'energia que se li aplica a l'objecte és creixent, l'objecte anirà accelerant. No obstant això, si li deixem d'aplicar energia, amb la força de fregament anirà disminuint la seva energia cinètica fins aturar-se. L'energia cinètica depèn de la massa i la velocitat que arribi l'objecte. Cossos amb menys massa necessiten de menys treball per començar a moure. D'acord més velocitat s'aconsegueix, més energia cinètica té el cos.
aquesta energia es pot transferir a diferents objectes i entre ells per transformar-se en un altre tipus d'energia. Per exemple, si una persona va corrent i xoca amb una altra que estava en repòs, part de l'energia cinètica que portava a corredor es passarà a l'altra persona. L'energia que s'ha d'aplicar perquè hi hagi un moviment ha de ser sempre més gran que la força de fregament amb el terra o un altre fluid com l'aigua o l'aire.
Tipus d'energia cinètica
Es distingeixen dos tipus:
- Energia cinètica de translació: És la que ocorre quan l'objecte descriu una línia recta.
- Energia cinètica de rotació: És la que es dóna quan l'objecte dóna una volta sobre si mateix.
Com es calcula l'energia cinètica?
Si volem calcular el valor d'aquesta energia, hem de seguir el raonament descrit anteriorment. Primer, comencem per trobar el treball realitzat. Cal fer un treball per transferir l'energia cinètica a l'objecte. A més, aquest treball s'ha de multiplicar per una força, considerant la massa de l'objecte que és empès al llarg d'una distància. La força ha de ser paral·lela a la superfície on es troba, o en cas contrari l'objecte no es desplaçaria.
Imagineu-vos que voleu moure una caixa, però empenyeu en direcció a terra. La caixa no podrà vèncer la resistència de terra i no es desplaçarà. Per aconseguir que es mogui, hem d'aplicar una feina i una força en direcció paral·lela a la superfície.
anomenarem a la feina W, la força F, la massa de l'objecte mi la distància d.
El treball és igual a la força per la distància. És a dir, el treball que es realitza és igual a la força que se li aplica a l'objecte amb la distància que recorre gràcies a aquesta força aplicada. La definició de força ve donada per la massa i l'acceleració de l'objecte. Si l'objecte es mou a una velocitat constant vol dir que la força que se li està aplicant i la de fregament tenen el mateix valor. Per això, són forces que es mantenen en equilibri.
Força de fregament i acceleració
Quant es disminueixi el valor de la força que se li està aplicant la objecte, aquest començarà a reduir la seva velocitat fins aturar-se. Un exemple molt senzill és el cotxe. Quan estem conduint per una carretera, l'asfalt, la terra, etc. Per què conduïm ens ofereix una resistència. Aquesta resistència es li coneix com a força de fregament entre la roda i la superfície. Perquè el cotxe augmenti la seva velocitat, hem de cremar combustible per generar energia cinètica. Amb aquesta energia es pot vèncer el fregament i començar a desplaçar-se.
No obstant això, si estem desplaçant-nos amb el cotxe i deixem d'accelerar, estarem deixant d'aplicar una força. Sense cap força sobre el cotxe, la de fregament no començarà a frenar fins aturar el vehicle. Per això, és important conèixer bé les forces que intervenen en un sistema per saber quina direcció portarà l'objecte.
Fórmula de l'energia cinètica
Per calcular l'energia cinètica ha una equació que sorgeix de el raonament anteriorment utilitzat. Si es coneix la velocitat inicial i final de l'objecte després d'una distància recorreguda, podem substituir l'acceleració en la fórmula.
Per tant, quan es realitza una quantitat neta de treball sobre un objecte, la quantitat a la que anomenem energia cinètica canvia.
Què té d'interessant?
Per als físics conèixer l'energia cinètica d'un objecte és fonamental per estudiar la seva dinàmica. Hi ha objectes celestes a l'espai que tenen una energia cinètica impulsada pel Big Bang que, a dia d'avui, encara segueixen en moviment. Al llarg de l'Sistema solar ha objectes interessants d'estudiar i es necessita conèixer la seva energia cinètica per predir la seva trajectòria.
Quan analitzem l'equació de l'energia cinètica es pot veure que depèn de la velocitat de l'objecte a l'quadrat. Això vol dir que quan la velocitat es duplica, la seva cinètica es quadruplica. Si un cotxe viatja a 100km / h té quatre vegades l'energia que un que viatja a 50km / h. Per tant, el dany que es pot tenir en un accident és quatre vegades més fort en un que en un altre.
Aquesta energia no pot ser un valor negatiu. Sempre ha de ser zero o positiu. A diferència d'ella, la velocitat si pot tenir un valor positiu o negatiu depenent de la referència. Però a l'utilitzar la velocitat a el quadrat, s'obté sempre un valor positiu.
Exemples d'energia cinètica
Anem a veure alguns exemples d'energia cinètica perquè quedi més clar:
- Quan veiem una persona en patinet veiem que experimenta un augment tant de l'energia potencial quan es desplaça en altura com de l'energia cinètica a l'augmentar velocitat. Una persona que té un major pes corporal podrà adquirir major energia cinètica sempre que el patinet li permeti anar a major velocitat.
- Un gerro de porcellana que cau a terra: Aquest tipus d'exemple és fonamental per entendre l'energia cinètica. L'energia es va acumulant en el seu cos de mesura que descendeix i s'allibera per complet quan es trenca de a l'estavellar-se amb el terra. És el cop inicial el que comença a generar l'energia cinètica. La resta de l'energia cinètica l'adquireix per la gravetat terrestre.
- Un cop a una pilota: És un cas similar al que passa amb el gerro. La pilota en repòs es troben equilibri i l'energia cinètica comença alliberar-se de quan li donem de cop. Com més pesada i gran sigui la pilota, més treball es requerirà per aturar-la o posar-la en moviment.
- Quan tirem una pedra per un pendent: ocorre de forma similar amb el gerro i amb la pilota. A mesura que la roca va baixant pel vessant va augmentant la seva energia cinètica. L'energia dependrà de la massa i de la velocitat que adquireix la seva caiguda. Aquesta, al seu torn, dependrà del pendent.
- Un cotxe de la muntanya russa: Els parcs d'atraccions són clau per explicar l'energia cinètica. En una muntanya russa, el carro va adquirint energia cinètica mesura que cau i incrementa la seva velocitat.
Espero que amb aquesta informació us quedi molt més clar el concepte i la seva utilització.
Descobreix a aquest gimnàs que funciona amb energia cinètica:
No em va servir res tot el que volia era saber com es calcula l'energia cinètica tot el que deia el text ja ho se