אין ספק שלמדת במכון אנרגיה קינטית במקצוע הפיזיקה. אם לא, בטח שמעתם על כך במחקר מדעי או בתקשורת. והיא נחשבת לאנרגיה חשובה מאוד לחקר תנועת האובייקטים. ישנם אנשים שעדיין אינם ברורים ברעיון של אנרגיה קינטית או כיצד היא נמדדת או עובדת. במאמר זה אנו הולכים לסקור את ההגדרות ואת השירותים שיש לאנרגיה זו בעולם הפיזיקה.
האם אתה רוצה לדעת כל מה שקשור לאנרגיה קינטית? אתה רק צריך להמשיך לקרוא כדי ללמוד הכל 🙂
מה ההגדרה של אנרגיה קינטית?
כשמדברים על סוג זה של אנרגיה, חושבים שכמה אנרגיה שמתקבלת לייצר חשמל או משהו כזה. אנרגיה קינטית היא האנרגיה שיש לאובייקט בשל העובדה שהוא בתנועה. כאשר אנו רוצים להאיץ אובייקט, עלינו להפעיל עליו כוח מסוים כדי להתגבר על כוח החיכוך של הקרקע או האוויר. לשם כך, כתוצאה מכך, אנו מעבירים אנרגיה לאובייקט והוא יוכל לנוע במהירות קבועה.
זהו אנרגיה מועברת הנקראת אנרגיה קינטית. אם האנרגיה המופעלת על האובייקט גוברת, האובייקט יואץ. עם זאת, אם נפסיק להחיל עליו אנרגיה, עם כוח החיכוך האנרגיה הקינטית שלו תפחת עד שתפסיק. אנרגיה קינטית תלויה במסה ובמהירות שמגיע לאובייקט. גופים עם פחות מסה זקוקים פחות לעבודה כדי להתחיל לנוע. ככל שאתה הולך מהר יותר, לגוף שלך יש יותר אנרגיה קינטית.
האנרגיה הזו ניתן להעביר לאובייקטים שונים וביניהם להפוך לסוג אחר של אנרגיה. לדוגמא, אם אדם רץ ומתנגש באחר שהיה במנוחה, חלק מהאנרגיה הקינטית שהייתה ברץ תועבר לאדם האחר. האנרגיה שיש ליישם כדי שתנועה תתקיים חייבת להיות תמיד גדולה מכוח החיכוך עם הקרקע או נוזל אחר כמו מים או אוויר.
סוגי אנרגיה קינטית
נבדלים שני סוגים:
- אנרגיה קינטית מתרגמת: הוא מה שקורה כשהאובייקט מתאר קו ישר.
- אנרגיה קינטית סיבובית: הוא זה שמתרחש כאשר האובייקט הופך את עצמו.
כיצד מחשבים אנרגיה קינטית?
אם אנו רוצים לחשב את ערך האנרגיה הזו, עלינו לעקוב אחר ההנמקה שתוארה לעיל. ראשית, אנו מתחילים למצוא את העבודה שבוצעה. צריך לעשות עבודה כדי להעביר אנרגיה קינטית לאובייקט. כמו כן, יש להכפיל עבודה זו בכוח, בהתחשב במסה של האובייקט שנדחף למרחק. הכוח צריך להיות מקביל לפני השטח בו הוא נמצא, אחרת האובייקט לא היה זז.
תאר לעצמך שאתה רוצה להזיז תיבה, אבל אתה דוחף לעבר הקרקע. התיבה לא תוכל להתגבר על התנגדות הקרקע ולא תזוז. כדי לגרום לזה לנוע, עלינו להפעיל עבודה וכוח בכיוון מקביל לפני השטח.
אנחנו נתקשר בעבודה W, הכוח F, מסת האובייקט m והמרחק d.
העבודה שווה כוח פעמים מרחק. כלומר העבודה שנעשית שווה לכוח המופעל על האובייקט עם המרחק שהוא עובר בזכות אותו כוח מופעל. הגדרת הכוח ניתנת על ידי המסה ותאוצה של האובייקט. אם האובייקט נע במהירות קבועה, המשמעות היא שלכוח המופעל וכוח החיכוך יש אותו ערך. לכן, הם כוחות שנשמרים באיזון.
כוח חיכוך ותאוצה
ברגע שערך הכוח המופעל על האובייקט יורד, הוא יתחיל להאט עד שהוא נעצר. דוגמה מאוד פשוטה היא המכונית. כשאנחנו נוסעים על כביש מהיר, אספלט, לכלוך וכו '. זה שאנחנו נוסעים בו מציע לנו התנגדות. ההתנגדות הזו היא המכונה כוח חיכוך בין הגלגל למשטח. על מנת שהמכונית תגביר את מהירותה, עלינו לשרוף דלק כדי לייצר אנרגיה קינטית. בעזרת אנרגיה זו תוכלו להתגבר על החיכוך ולהתחיל לנוע.
עם זאת, אם ננוע עם המכונית ונפסיק להאיץ, נעצור עם הפעלת כוח. ללא שום כוח על המכונית, כוח החיכוך לא יתחיל לבלום עד שהרכב נעצר. מסיבה זו, חשוב להכיר היטב את הכוחות המתערבים במערכת כדי לדעת לאיזה כיוון ייקח האובייקט.
נוסחת אנרגיה קינטית
כדי לחשב את האנרגיה הקינטית קיימת משוואה העולה מהנימוק ששימש בעבר. אם אנו יודעים מהירות התחלתית וסופית של האובייקט לאחר מרחק נסיעה, נוכל להחליף את התאוצה בנוסחה.
לכן, כאשר נעשית כמות עבודה נטו על אובייקט, הכמות שאנו מכנים אנרגיה קינטית שינויים.
מה מעניין בזה?
עבור פיסיקאים, הכרת האנרגיה הקינטית של אובייקט היא חיונית כדי ללמוד את הדינמיקה שלו. ישנם עצמים שמימיים בחלל בעלי אנרגיה קינטית המונעת על ידי המפץ הגדול, שעד היום הם עדיין בתנועה. בכל מערכת השמש ישנם עצמים מעניינים ללמוד ויש צורך להכיר את האנרגיה הקינטית שלהם כדי לחזות את מסלולם.
כאשר אנו מנתחים את המשוואה לאנרגיה קינטית ניתן לראות שהיא תלויה במהירות האובייקט בריבוע. משמעות הדבר היא שכאשר המהירות מכפילה את עצמה, הקינטיקה שלה מרובעת פי ארבעה. אם מכונית נוסעת במהירות של 100 קמ"ש יש לו פי ארבעה אנרגיה מכזו שנוסעת במהירות 50 קמ"ש. לכן, הנזק שעלול להיגרם בתאונה חזק פי ארבעה יותר מאשר בתאונה.
אנרגיה זו אינה יכולה להיות ערך שלילי. זה תמיד צריך להיות אפס או חיובי. שלא כמו זה, למהירות יכולה להיות ערך חיובי או שלילי בהתאם להתייחסות. אבל כשמשתמשים במהירות בריבוע, אתה תמיד מקבל ערך חיובי.
דוגמאות לאנרגיה קינטית
בואו נראה כמה דוגמאות לאנרגיה קינטית כדי להבהיר אותה:
- כשאנחנו רואים אדם על קטנוע אנו רואים שהם חווים עלייה הן באנרגיה הפוטנציאלית בעת תנועה בגובה והן באנרגיה הקינטית בעת הגדלת המהירות. אדם שיש לו משקל גוף גדול יותר יוכל לרכוש אנרגיה קינטית גדולה יותר כל עוד הקטנוע מאפשר לו ללכת מהר יותר.
- אגרטל חרסינה שנופל לקרקע: דוגמה מסוג זה היא קריטית להבנת אנרגיה קינטית. אנרגיה מצטברת בגופך כשהיא יורדת ומשתחררת במלואה כאשר היא נשברת מלהכות בקרקע. זו המכה הראשונית שמתחילה לייצר אנרגיה קינטית. שאר האנרגיה הקינטית נרכשת על ידי כוח המשיכה של כדור הארץ.
- מכה לכדור: הוא מקרה דומה למה שקורה עם האגרטל. הכדור במנוחה מוצא שיווי משקל והאנרגיה הקינטית מתחילה להשתחרר כאשר אנו פוגעים בו. ככל שהכדור כבד וגדול יותר, ייקח יותר עבודה כדי לעצור אותו או להזיז אותו.
- כשאנחנו זורקים אבן במדרון: זה קורה בצורה דומה עם האגרטל ועם הכדור. כאשר הסלע יורד במדרון, האנרגיה הקינטית שלו עולה. האנרגיה תהיה תלויה במסה ובמהירות נפילתה. זה, בתורו, יהיה תלוי בשיפוע.
- מכונית רכבת הריםפארקי שעשועים הם המפתח להסבר האנרגיה הקינטית. ברכבת הרים המכונית רוכשת אנרגיה קינטית עם נפילתה ומגבירה את מהירותה.
אני מקווה שעם המידע הזה הרעיון והשימוש בו יהיו הרבה יותר ברורים לכם.
גלה את חדר הכושר הזה שעובד באנרגיה קינטית:
זה לא עזר לי בכלל, כל מה שרציתי היה לדעת לחשב אנרגיה קינטית, את כל מה שהטקסט אמר, אני כבר יודע.