Σίγουρα έχετε σπουδάσει στο ινστιτούτο κινητική ενέργεια στο μάθημα της φυσικής. Εάν όχι, πιθανότατα το έχετε ακούσει σε μια επιστημονική μελέτη ή στα μέσα ενημέρωσης. Και θεωρείται μια πολύ σημαντική ενέργεια για τη μελέτη της κίνησης των αντικειμένων. Υπάρχουν άνθρωποι που εξακολουθούν να μην είναι σαφείς σχετικά με την ιδέα της κινητικής ενέργειας ή τον τρόπο μέτρησης ή λειτουργίας της. Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε τον ορισμό και τις χρησιμότητες αυτής της ενέργειας στον κόσμο της φυσικής.
Θέλετε να μάθετε όλα όσα σχετίζονται με την κινητική ενέργεια; Απλά πρέπει να συνεχίσετε να διαβάζετε για να μάθετε τα πάντα 🙂
Ποιος είναι ο ορισμός της κινητικής ενέργειας;
Όταν μιλάμε για αυτόν τον τύπο ενέργειας, πιστεύεται ότι η ενέργεια που λαμβάνεται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή κάτι τέτοιο. Η κινητική ενέργεια είναι η ενέργεια που έχει ένα αντικείμενο λόγω της κίνησής του. Όταν θέλουμε να επιταχύνουμε ένα αντικείμενο, πρέπει να του εφαρμόσουμε μια ορισμένη δύναμη για να ξεπεράσουμε τη δύναμη τριβής του εδάφους ή του αέρα. Για να γίνει αυτό, ως αποτέλεσμα αυτού, μεταφέρουμε ενέργεια στο αντικείμενο και θα μπορεί να κινείται με σταθερή ταχύτητα.
Αυτή η ενέργεια που μεταφέρεται ονομάζεται κινητική ενέργεια. Εάν η ενέργεια που εφαρμόζεται στο αντικείμενο αυξάνεται, το αντικείμενο θα επιταχυνθεί. Ωστόσο, εάν σταματήσουμε να εφαρμόζουμε ενέργεια σε αυτήν, με τη δύναμη τριβής, η κινητική της ενέργεια θα μειωθεί μέχρι να σταματήσει. Η κινητική ενέργεια εξαρτάται από τη μάζα και την ταχύτητα που φτάνει στο αντικείμενο. Τα σώματα με λιγότερη μάζα χρειάζονται λιγότερη δουλειά για να αρχίσουν να κινούνται. Όσο πιο γρήγορα πηγαίνετε, τόσο περισσότερη κινητική ενέργεια έχει το σώμα σας.
Αυτή η ενέργεια μπορεί να μεταφερθεί σε διαφορετικά αντικείμενα και μεταξύ τους για να μετατραπούν σε έναν άλλο τύπο ενέργειας. Για παράδειγμα, εάν ένα άτομο τρέχει και συγκρούεται με άλλο άτομο που ήταν σε ηρεμία, μέρος της κινητικής ενέργειας που ήταν στον δρομέα θα μεταφερθεί στο άλλο άτομο. Η ενέργεια που πρέπει να εφαρμοστεί για να υπάρχει κίνηση πρέπει πάντα να είναι μεγαλύτερη από τη δύναμη τριβής με το έδαφος ή άλλο υγρό όπως νερό ή αέρα.
Τύποι κινητικής ενέργειας
Διακρίνονται δύο τύποι:
- Μεταφραστική κινητική ενέργεια: είναι αυτό που συμβαίνει όταν το αντικείμενο περιγράφει μια ευθεία.
- Περιστροφική κινητική ενέργεια: είναι αυτό που συμβαίνει όταν το αντικείμενο ενεργοποιείται από μόνο του.
Πώς υπολογίζεται η κινητική ενέργεια;
Αν θέλουμε να υπολογίσουμε την αξία αυτής της ενέργειας, πρέπει να ακολουθήσουμε τον συλλογισμό που περιγράφεται παραπάνω. Αρχικά, ξεκινάμε βρίσκοντας τη δουλειά. Πρέπει να γίνει δουλειά για τη μεταφορά κινητικής ενέργειας στο αντικείμενο. Επίσης, αυτή η εργασία πρέπει να πολλαπλασιαστεί με μια δύναμη, λαμβάνοντας υπόψη τη μάζα του αντικειμένου που ωθείται σε απόσταση. Η δύναμη πρέπει να είναι παράλληλη με την επιφάνεια όπου βρίσκεται, διαφορετικά το αντικείμενο δεν θα μπορούσε να κινηθεί.
Φανταστείτε ότι θέλετε να μετακινήσετε ένα κουτί, αλλά πιέζετε προς το έδαφος. Το κουτί δεν θα είναι σε θέση να ξεπεράσει την αντίσταση του εδάφους και δεν θα κινηθεί. Για να κινηθεί, πρέπει να εφαρμόσουμε την εργασία και τη δύναμη σε μια παράλληλη προς την επιφάνεια κατεύθυνση.
Θα καλέσουμε στην εργασία W, τη δύναμη F, τη μάζα του αντικειμένου m και την απόσταση d.
Η εργασία ισούται με την δύναμη φορές την απόσταση. Δηλαδή, η εργασία που πραγματοποιείται είναι ίση με τη δύναμη που ασκείται στο αντικείμενο με την απόσταση που ταξιδεύει χάρη στην εφαρμοζόμενη δύναμη. Ο ορισμός της δύναμης δίνεται από τη μάζα και την επιτάχυνση του αντικειμένου. Εάν το αντικείμενο κινείται με σταθερή ταχύτητα, αυτό σημαίνει ότι η δύναμη που εφαρμόζεται και η δύναμη τριβής έχουν την ίδια τιμή. Επομένως, είναι δυνάμεις που διατηρούνται σε ισορροπία.
Δύναμη τριβής και επιτάχυνση
Μόλις μειωθεί η τιμή της δύναμης που ασκείται στο αντικείμενο, θα αρχίσει να επιβραδύνεται μέχρι να σταματήσει. Ένα πολύ απλό παράδειγμα είναι το αυτοκίνητο. Όταν οδηγούμε σε αυτοκινητόδρομο, άσφαλτο, χώμα κ.λπ. Αυτό που διανύουμε μας προσφέρει αντίσταση. Αυτή η αντίσταση είναι γνωστή ως δύναμη τριβής μεταξύ του τροχού και της επιφάνειας. Προκειμένου το αυτοκίνητο να αυξήσει την ταχύτητά του, πρέπει να καύσουμε καύσιμα για να παράγουμε κινητική ενέργεια. Με αυτήν την ενέργεια μπορείτε να ξεπεράσετε την τριβή και να αρχίσετε να κινείστε.
Ωστόσο, εάν κινούμαστε με το αυτοκίνητο και σταματήσουμε την επιτάχυνση, θα σταματήσουμε να εφαρμόζουμε δύναμη. Χωρίς καμία δύναμη στο αυτοκίνητο, η δύναμη τριβής δεν θα αρχίσει να φρενάρει μέχρι να σταματήσει το όχημα. Για αυτόν τον λόγο, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε καλά τις δυνάμεις που παρεμβαίνουν σε ένα σύστημα για να γνωρίζουμε ποια κατεύθυνση θα πάρει το αντικείμενο.
Τύπος κινητικής ενέργειας
Για τον υπολογισμό της κινητικής ενέργειας υπάρχει μια εξίσωση που προκύπτει από τη συλλογιστική που χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως. Εάν γνωρίζουμε την αρχική και την τελική ταχύτητα του αντικειμένου μετά από μια απόσταση που διανύθηκε, μπορούμε να αντικαταστήσουμε την επιτάχυνση στον τύπο.
Επομένως, όταν μια καθαρή ποσότητα εργασίας γίνεται σε ένα αντικείμενο, το ποσό που ονομάζουμε κινητική ενέργεια αλλαγές.
Τι είναι ενδιαφέρον για αυτό;
Για τους φυσικούς, η γνώση της κινητικής ενέργειας ενός αντικειμένου είναι απαραίτητη για τη μελέτη της δυναμικής του. Υπάρχουν ουράνια αντικείμενα στο διάστημα που έχουν κινητική ενέργεια που οδηγείται από το Big Bang που, μέχρι σήμερα, είναι ακόμα σε κίνηση. Σε όλο το Ηλιακό Σύστημα υπάρχουν ενδιαφέροντα αντικείμενα για μελέτη και είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε την κινητική τους ενέργεια για να προβλέψουμε την πορεία τους.
Όταν αναλύουμε την εξίσωση για κινητική ενέργεια μπορεί να φανεί ότι εξαρτάται από την ταχύτητα του τετραγωνικού αντικειμένου. Αυτό σημαίνει ότι όταν η ταχύτητα διπλασιάζεται, η κινητική της τετραπλασιάζεται. Εάν ένα αυτοκίνητο ταξιδεύει με ταχύτητα 100km / h έχει τέσσερις φορές την ενέργεια από ένα που ταξιδεύει με ταχύτητα 50km / h. Επομένως, η ζημιά που μπορεί να προκληθεί σε ένα ατύχημα είναι τέσσερις φορές ισχυρότερη σε μία από ότι σε άλλη.
Αυτή η ενέργεια δεν μπορεί να είναι αρνητική τιμή. Πρέπει πάντα να είναι μηδέν ή θετικό. Σε αντίθεση με αυτήν, η ταχύτητα μπορεί να έχει θετική ή αρνητική τιμή ανάλογα με την αναφορά. Αλλά όταν χρησιμοποιείτε την τετραγωνική ταχύτητα, έχετε πάντα μια θετική τιμή.
Παραδείγματα κινητικής ενέργειας
Ας δούμε μερικά παραδείγματα κινητικής ενέργειας για να το καταστήσουμε σαφέστερο:
- Όταν βλέπουμε ένα άτομο σε ένα σκούτερ βλέπουμε ότι βιώνουν μια αύξηση τόσο στην πιθανή ενέργεια κατά την κίνηση σε ύψος όσο και στην κινητική ενέργεια με αυξανόμενη ταχύτητα. Ένα άτομο που έχει μεγαλύτερο σωματικό βάρος θα είναι σε θέση να αποκτήσει μεγαλύτερη κινητική ενέργεια όσο το σκούτερ του επιτρέπει να πάει πιο γρήγορα.
- Ένα αγγείο πορσελάνης που πέφτει στο έδαφος: Αυτός ο τύπος παραδείγματος είναι κρίσιμος για την κατανόηση της κινητικής ενέργειας. Η ενέργεια συσσωρεύεται στο σώμα σας καθώς κατεβαίνει και απελευθερώνεται εντελώς όταν σπάσει από το χτύπημα του εδάφους. Είναι το αρχικό πλήγμα που αρχίζει να παράγει κινητική ενέργεια. Η υπόλοιπη κινητική ενέργεια αποκτάται από τη βαρύτητα της Γης.
- Ένα χτύπημα σε μια μπάλα: είναι μια θήκη παρόμοια με αυτό που συμβαίνει με το βάζο. Η μπάλα σε κατάσταση ηρεμίας βρίσκει ισορροπία και η κινητική ενέργεια αρχίζει να απελευθερώνεται από όταν την χτυπήσουμε. Όσο βαρύτερη και μεγαλύτερη είναι η μπάλα, τόσο περισσότερη δουλειά θα χρειαστεί για να την σταματήσετε ή να την μετακινήσετε.
- Όταν ρίχνουμε μια πέτρα κάτω από μια πλαγιά: συμβαίνει με παρόμοιο τρόπο με το βάζο και με την μπάλα. Καθώς ο βράχος κατεβαίνει κάτω από την πλαγιά, η κινητική του ενέργεια αυξάνεται. Η ενέργεια θα εξαρτηθεί από τη μάζα και την ταχύτητα της πτώσης της. Αυτό, με τη σειρά του, θα εξαρτηθεί από την κλίση.
- Ένα αυτοκίνητο με ρόλερ κόστερ: τα πάρκα ψυχαγωγίας είναι το κλειδί για την εξήγηση της κινητικής ενέργειας. Σε ένα roller coaster, το αυτοκίνητο αποκτά κινητική ενέργεια καθώς πέφτει και αυξάνει την ταχύτητά του.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες η ιδέα και η χρήση της θα είναι πολύ πιο ξεκάθαρη για εσάς.
Ανακαλύψτε αυτό το γυμναστήριο που λειτουργεί με κινητική ενέργεια:
Δεν με βοήθησε καθόλου, το μόνο που ήθελα ήταν να μάθω πώς να υπολογίζω την κινητική ενέργεια, όλα όσα είπε το κείμενο, το ξέρω ήδη