Розрахувати кінетичну енергію - визначення, формула та приклади

Відео завантажується .

Якщо відео не з’явиться через деякий час:

Посібник для перегляду відео

У цьому тексті ми пояснюємо вам, що розуміється під рухом або кінетичною енергією, і як ви можете це обчислити. Для цього ми перелічимо та пояснимо деякі терміни, які вам потрібні для розрахунку. Вам слід було прочитати наш текст про позиційну енергію заздалегідь.

Що таке кінетична енергія?

Кінетичну енергію часто також називають кінетичною енергією. Однією з причин цього є те, що цю форму енергії можна знайти в рухомих тілах. Потенціал кінетичної енергії, який має тіло, визначається висотою, на якій воно знаходиться; він звільняється, коли ця висота зменшується.

Добре знати

Примітка

Термін кінетика походить від грецького слова kinesis, що означає щось на зразок руху.

Кінетичну енергію рухомого тіла можна розрахувати за такою формулою:

Зауважте

У цій формулі половина маси рухомого об'єкта $ (\ frac \ cdot) $ множиться на квадрат швидкості $ (v ^ 2) $. Одиницею кінетичної енергії є джоуль ($ J $).

Понад 700 навчальних текстів та відео
Понад 250 000 вправ та рішень
Безкоштовне пробне заняття

Приклади для розрахунку кінетичної енергії

приклад

Давайте розглянемо приклад:

Урок фізики в середній школі хотів би підрахувати, як падіння кокосового горіха з різної висоти вплине на це. Для цього один з горіхів потрібно кинути з першого поверху шкільної будівлі, а інший - з даху. Нехай клас спершу підрахує, які різні рівні енергії мають кокосові горіхи восени.

Як ви можете бачити на графіці, перший кокос опускається з висоти трьох метрів. Ви можете бачити рівень енергії руху гайки під час падіння безпосередньо біля неї. Як бачите, кінетична енергія (кінетична енергія) збільшується зі збільшенням висоти, тоді як позиційна енергія (потенційна енергія) зменшується зі збільшенням висоти. А тепер давайте розглянемо, як можна розрахувати рівень енергії.

Зауважте

Формула для розрахунку рівня потенційної енергії визначається коефіцієнтами висоти ($ h $), яка вказана в метрах ($ m $), маси ($ m $) об'єкта, яка виражається в кілограмах ($ kg $) і константа прискорення через гравітацію ($ g $) з одиницею $ \ frac $. Ці три фактори множаться для того, щоб визначити потенційну енергію ($ E_ $), яка відповідає кінетичній енергії ($ E_ $) для спокійних тіл.

$ E_ = \ cdot \ cdot $ (лише для спокійних тіл)

Якщо кокосовий горіх зараз упустити, потенційна енергія падає, а кінетична енергія збільшується, поки вона не досягне свого максимуму, і, таким чином, потенційна енергія не перетвориться на кінетичну енергію. Формула для розрахунку рівня кінетичної енергії випливає з коефіцієнта ($ \ frac $), який відповідає масі ($ m $) об'єкта, яка вказана в кілограмах ($ kg $) і швидкості в квадраті ($ v ^ 2 $), який вказано в ($ \ frac $), множиться.

$ E _ = \ frac \ cdot \ cdot $ (тіло в русі)

Якщо ми застосуємо ці формули до нашого прикладу і припустимо, що маса кокосового горіха становить 2 кг, ви отримаєте такий розрахунок:

Якщо ви опрацюєте цю формулу, для початку отримаєте потенційний рівень енергії кокоса. Звичайно, це лише теоретично, доки гайка в нашому прикладі не рухається. Тоді енергія, що виділяється під час падіння, видно зі швидкістю, яка виникає під час польоту. А тепер давайте розглянемо, як ви можете розрахувати цю швидкість.

Ми розглянемо нашу формулу кінетичної енергії, згадану на початку: $ E _ = \ frac \ cdot \ cdot $ Тепер давайте змінимо її, щоб ми могли безпосередньо обчислити швидкість. Тоді ви отримаєте таку формулу:

Далі, давайте використаємо значення, які ми вже знаємо з розрахунку вище, щоб з’ясувати, як швидко падає кокос.

Швидкість, яку ви отримуєте за допомогою цього розрахунку, наведена в метрах на секунду $ (\ frac) $. У нашому прикладі кокосовий горіх, що падає, має швидкість 7 672 дол. США/фрак.

Висота рівня кінетичної енергії та швидкість падіння об’єкта залежать від висоти вихідної точки.

Отже, можна стверджувати, що чим вище зберігається предмет, тим вище кінетична енергія та швидкість, що виділяються під час польоту.

Якщо його потім опустити на землю з висоти трьох метрів зі швидкістю 7672 $ \ frac $, ви отримаєте такий розрахунок:

$ E _ = \ frac \ cdot 2 кг \ cdot (7.672 \ frac) ^ 2 $ = $ 58,86 Дж $

Порівняння з потенційною енергією показує, що вона повністю перетворена в кінетичну енергію.

Добре знати

Примітка

Зверніть увагу, крім нашого прикладу падіння кокосового горіха, є також інші причини руху тіла, такі як сили пружини, заряди двигуна, сила двигуна, сила віддачі та багато іншого.

Тепер ви знаєте, що мається на увазі під терміном кінетична енергія або кінетична енергія і як можна обчислити рівень цієї форми енергії та швидкість рухомого об'єкта. Тепер ви можете перевірити свої нещодавно вивчені знання на наших вправах. Бажаємо вам багато задоволення та успіху!