Изчислете кинетичната енергия - определение, формула и примери

Видеото се зарежда .

Ако видеоклипът не се появи след кратко време:

Ръководство за гледане на видео

В този текст ви обясняваме какво се разбира под движение или кинетична енергия и как можете да го изчислите. За това ще изброим и обясним някои термини, които са ви необходими за изчислението. Трябваше да прочетете нашия текст за позиционната енергия предварително.

Какво е кинетична енергия?

Кинетичната енергия често се нарича още кинетична енергия. Една от причините за това е, че тази форма на енергия може да се намери в движещите се тела. Кинетичният енергиен потенциал, който тялото има, се определя от височината, на която се намира; той се освобождава, когато тази височина се намали.

Добре е да се знае

Забележка

Терминът кинетика произлиза от гръцката дума kinesis, което означава нещо като движение.

Кинетичната енергия на движещо се тяло може да се изчисли по следната формула:

Забележете

В тази формула половината маса на движещия се обект $ (\ frac \ cdot) $ се умножава по скоростта на квадрат $ (v ^ 2) $. Единицата за кинетична енергия е джаул ($ J $).

Над 700 учебни текста и видеоклипове
Над 250 000 упражнения и решения
Безплатен пробен урок за обучение

Примери за изчисляване на кинетичната енергия

пример

Нека разгледаме един пример:

Час по физика в гимназията би искал да изчисли как падането на кокосов орех от различни височини ще му се отрази. За целта един от ядките трябва да бъде хвърлен от първия етаж на училищната им сграда, а друг от покрива. Нека класът първо изчисли какви различни енергийни нива имат кокосовите орехи през тяхното падане.

Както можете да видите на графиката, първият кокосов орех е пуснат от височина от три метра. Можете да видите нивото на енергията на движение на гайката по време на падането точно до нея. Както можете да видите, кинетичната енергия (кинетична енергия) се увеличава с увеличаване на надморската височина, докато позиционната енергия (потенциална енергия) намалява с увеличаване на надморската височина. Сега нека разгледаме как можете да изчислите нивото на енергия.

Забележете

Формулата за изчисляване на нивото на потенциалната енергия се получава от факторите на височината ($ h $), която е посочена в метри ($ m $), масата ($ m $) на обекта, която се изразява в килограми ($ kg $) и константата на ускорението поради гравитацията ($ g $) с единицата $ \ frac $. Тези три фактора се умножават, за да се определи потенциалната енергия ($ E_ $), която съответства на кинетичната енергия ($ E_ $) за тела в покой.

$ E_ = \ cdot \ cdot $ (само за тела в покой)

Ако кокосът отпадне, потенциалната енергия намалява и кинетичната енергия се увеличава, докато достигне своя максимум и по този начин потенциалната енергия се преобразува в кинетична енергия. Формулата за изчисляване на нивото на кинетична енергия е резултат от фактора ($ \ frac $), който съответства на масата ($ m $) на обекта, която е посочена в килограми ($ kg $) и скоростта на квадрат ($ v ^ 2 $), който е посочен в ($ \ frac $), се умножава.

$ E _ = \ frac \ cdot \ cdot $ (тяло в движение)

Ако приложим тези формули към нашия пример и приемем, че кокосовият орех има маса 2 кг, ще получите следното изчисление:

Ако разработите тази формула, за начало ще получите потенциалното ниво на енергия на кокосовия орех. Разбира се, това е само теоретично, докато гайката в нашия пример не се движи. Тогава енергията, отделена по време на падането, се вижда в скоростта, която се генерира по време на полета. Сега нека разгледаме как можете да изчислите тази скорост.

Ние разглеждаме нашата формула за кинетичната енергия, спомената в началото: $ E _ = \ frac \ cdot \ cdot $ Сега нека я променим, за да можем директно да изчислим скоростта. След това ще получите следната формула:

След това нека използваме стойностите, които вече знаем от изчислението по-горе, за да разберем колко бързо пада кокосът.

Скоростта, която получавате с това изчисление, е дадена в метри в секунда $ (\ frac) $. В нашия пример падащият кокос има скорост от $ 7,672 \ frac $.

Височината на нивото на кинетична енергия и скоростта на падане на обект зависят от височината на началната точка.

Следователно може да се твърди, че колкото по-високо се съхранява обект, толкова по-висока е кинетичната енергия и скоростта, освободени по време на полет.

Ако след това се спусне на земята от височина три метра със скорост 7 672 $ \ frac $, ще получите следното изчисление:

$ E _ = \ frac \ cdot 2kg \ cdot (7.672 \ frac) ^ 2 $ = $ 58,86 J $

Сравнението с потенциалната енергия показва, че тя е напълно превърната в кинетична енергия.

Добре е да се знае

Забележка

Моля, обърнете внимание, в допълнение към нашия пример за падащия кокос, има и други причини за движението на тялото, като пружинни сили, заряди на горивото, двигателна сила, сила на отката и много други.

Сега знаете какво се разбира под термина кинетична енергия или кинетична енергия и как може да се изчисли нивото на тази форма на енергия и скоростта на движещ се обект. Вече можете да тествате новопридобитите знания на нашите упражнения. Пожелаваме ви много забавление и успех!