Kinetisk energiformel tillsammans med förklaringar och exempel på kompletta frågor

Kinetisk energi är den energi som ett objekt besitter när det rör sig. Den kinetiska energiformeln är nära relaterad till potentiell energi och mekanisk energi.

I denna diskussion kommer jag att ge en förklaring av kinetisk energi, tillsammans med sammanhanget och exempel på problemet, så att det är lättare att förstå ...

... Eftersom diskussionen om kinetisk energi förekommer mycket ofta i fysikmaterial för junior- och gymnasieskolor, kommer det också mycket ofta fram i frågorna om National Examination (National Examination).

Definition av energi

Energi är ett mått på förmågan att utföra arbete.

Därför behöver du energi i varje aktivitet, oavsett om det är att skjuta ett bord, lyfta saker, springa.

Det finns många typer av energi, och den viktigaste är

• Rörelseenergi
• Potentiell energi

Kombinationen av kinetisk energi och potentiell energi kallas också mekanisk energi

Rörelseenergi

Kinetisk energi är den energi som finns i ett rörligt objekt.

Ordet kinetic kommer från det grekiska ordet kinetikos som betyder att röra sig. Därför har naturligtvis alla rörliga föremål kinetisk energi.

Värdet av kinetisk energi är nära relaterat till objektets massa och hastighet. Mängden kinetisk energi är direkt proportionell mot storleken på massan och är proportionell mot kvadratet av objektets hastighet.

Ett objekt med stor massa och hastighet måste ha en stor kinetisk energi när det rör sig. Omvendt, föremål vars massa och hastighet är liten, deras kinetiska energi är också liten.

Exempel på kinetisk energi är lastbilar som rör sig, när du kör, och olika andra rörelser.

Ett annat exempel du kan observera när du kastar stenar. Berget du kastar måste ha hastighet och därför har den kinetisk energi. Du kan se den här rörelsens kinetiska energi när den träffar målet framför den.

Potentiell energi

Potentiell energi är energi som föremål besitter på grund av deras position eller position.

Till skillnad från den kinetiska energin som är helt tydlig, nämligen när ett objekt rör sig, har potentiell energi inte en viss form.

Detta beror på att potentiell energi i grunden är energi som fortfarande är potentiell eller lagrad i naturen. Och kommer bara ut när han ändrar sin position.

Ett exempel på potentiell energi som du enkelt kan hitta är den potentiella energin under en fjäder.

När du pressar en fjäder har den potentiell energi lagrad. Det är därför, när du släpper greppet på en fjäder, kan det utöva ett tryck.

Detta händer eftersom den lagrade energin i form av potentiell energi har släppts.

Mekanisk energi

Mekanisk energi är den totala mängden kinetisk energi och potentiell energi.

Mekanisk energi har vissa unika egenskaper, nämligen att under påverkan av en konservativ kraft kommer mängden mekanisk energi alltid att vara densamma, även om värdena för potentiell energi och kinetisk energi är olika.

Säg, ta till exempel en mango som är mogen på ett träd.

När den är i trädet har mango potentiell energi på grund av sin position, och den har ingen kinetisk energi eftersom den är still.

Men när mango är mogen och faller kommer dess potentiella energi att minska när dess position har förändrats, medan dess kinetiska energi ökar när hastigheten fortsätter att öka.

Du kan också förstå samma sak genom att titta på fallet exempel på en berg-och dalbana.

Vidare kommer jag i denna diskussion att fokusera på ämnet kinetisk energi.

Läs också: Kommer fossila bränslen i världen att ta slut? Uppenbarligen inte

Typer och formler av kinetisk energi

Kinetisk energi finns i flera typer beroende på dess rörelse, och var och en har sin egen kinetiska energiformel.

Följande är typerna

Kinetisk energiformel (translationell kinetisk energi)

Detta är den mest grundläggande formeln för kinetisk energi. Translationell kinetisk energi eller så kallad kinetisk energi är den kinetiska energin när objekt rör sig i translation.

E _k = ½ xmx v2

Information:

m = massa av styv kropp (kg)

v = hastighet (m / s)

E _k  = kinetisk energi (Joule)

Rotations Kinetic Energy Formula

Faktum är att inte alla objekt rör sig i en linjär övergång. Det finns också föremål som rör sig i en cirkulär eller roterande rörelse.

Den kinetiska energiformeln för denna typ av rörelse kallas den roterande kinetiska energiformeln, och dess värden skiljer sig från vanlig kinetisk energi.

Parametrar i roterande kinetisk energi använder tröghetsmoment och vinkelhastighet, som är skrivna i formeln:

E _{r =} ½ x I x ω2

Information:

Jag = tröghetsmoment

ω = vinkelhastighet

Så för att beräkna den roterande kinetiska energin måste du först känna tröghetsmomentet och objektets vinkelhastighet.

Relativistiska kinetiska energiformler

Relativ kinetisk energi är kinetisk energi när ett objekt rör sig mycket snabbt.

Eftersom det är så snabbt har objekt som rör sig relativistiskt med en hastighet som närmar sig ljusets hastighet.

I praktiken är det nästan omöjligt för stora föremål att nå denna hastighet. Därför uppnås denna mycket stora hastighet i allmänhet av partiklarna som utgör atomen.

Formeln för relativistisk kinetisk energi skiljer sig från vanlig kinetisk energi eftersom dess rörelse inte längre är kompatibel med klassisk newtonsk mekanik. Därför genomförs tillvägagångssättet med Einsteins relativitetsteori och formeln kan skrivas enligt följande

E _k = (γ-1) mc2

Där γ är den relativistiska konstanten är c ​​ljusets hastighet och m är objektets massa.

Energiförhållande med ansträngning

Arbete eller arbete är mängden energi som utövas av en kraft på föremål eller föremål som upplever förskjutning.

Arbete eller arbete definieras som produkten av det sträcka som körs i riktning mot förskjutningen.

Uttryckt i form

W = Fs

Där W = Arbete (Joule), F = Kraft (N) och s = Avstånd (m).

Titta på följande bild så att du bättre förstår konceptet för verksamheten.

Arbetets värde kan vara positivt eller negativt beroende på riktningen för den kraft som det förskjuts med.

Om den kraft som utövas på objektet är i motsatt riktning mot dess förskjutning, är det arbete som utövas negativt.

Om den applicerade kraften är i samma riktning som förskjutningen, gör objektet positivt arbete.

Om den applicerade kraften bildar en vinkel, beräknas arbetsvärdet endast baserat på kraften i riktningen för objektets rörelse.

Arbete är nära relaterat till kinetisk energi.

Arbetets värde är lika med förändringen i kinetisk energi.

Detta betecknas som:

W = AE _k = 1/2 m (v ₂ 2 -v ₁ 2)

Där W = arbete, = förändring av kinetisk energi, m = objektets massa, v ₂ 2 = sluthastighet och v ₁ 2 = initialhastighet.

Exempel på tillämpning av begreppet energi i vardagen

Exempel på användning av potentiell energi, nämligen

• Katapultens arbetsprincip

  I katapulten finns det ett gummi eller en fjäder som fungerar som en rock launcher eller leksakskula. Gummit eller fjädern som dras och hålls har potentiell energi. Om gummit eller fjädern släpps blir den potentiella energin till kinetisk energi

• Arbetsprincipen för vattenkraft

  Den använda principen är nästan densamma, nämligen genom att öka gravitationspotentialen för det uppsamlade vattnet.

Exempel på användning av kinetisk energi är:

• Den rörliga kokosnöten föll från trädet

  I det här fallet rör sig kokosfrukten, vilket innebär att den har kinetisk energi. Effekten av denna energi kan också ses när kokosnöten når ett dunk på marken.

• Sparkar bollen

  Om du gillar att spela fotboll måste du sparka bollen också mycket.

Att sparka en boll är ett exempel på att tillämpa förhållandet mellan kinetisk energi och arbete. Du sparkar bollen med foten, vilket innebär att du arbetar på bollen. Bollen omvandlar sedan denna ansträngning till kinetisk energi så att bollen kan röra sig snabbt.

Läs också: Caci Maki Netizen Power Plant (PLTCMN) är en mycket dålig idé

Ett exempel på ett kinetiskt energiproblem

Exempel på problem med kinetisk energi 1

En bil med en vikt på 500 kg kör med en hastighet av 25 m / s. Beräkna bilens kinetiska energi med den hastigheten! Vad händer om bilen plötsligt bromsar?

Är känd:

Massa av bil (m) = 500 kg

Bilhastighet (v) = 25 m / s

Frågade:

Kinetisk energi och händelser om bilen plötsligt bromsar

Svar:

Den kinetiska energin hos en sedanbil kan beräknas enligt följande:

Ek = 1/2. m v2

Ek = 1/2. 500. (25) 2

Ek = 156 250 Joule

När bilen bromsar stannar bilen. Kinetisk energi kommer att omvandlas till värmeenergi och ljudenergi som genereras av friktion mellan bromsarna och axlarna och däcken på vägen.

Exempel på kinetisk energiproblem 2

En jeep har en kinetisk energi på 560 000 Joule. Om bilen har en massa på 800 kg är jeeps hastighet ...

Är känd:

Kinetisk energi (Ek) = 560 000 Joule

Massa av bil (m) = 800 kg

Frågade:

Bilens hastighet (v)?

Svar:

Ek = 1/2. m v2

v = √ 2 x Ek / m

v = √ 2 x 560 000/800

v = 37,42 m / s

Så jeppens hastighet är 37,42 m / s

Exempel Problem 3 Kinetisk energi och arbete

Ett block med en massa på 5 kg glider över ytan med en hastighet av 2,5 m / s. Någon tid senare färdades blocket med en hastighet på 3,5 m / s. Vad är det totala arbetet på blocket under den här tiden?

Är känd:

Massa av objekt = 5 kg

Hastigheten på det ursprungliga objektet (V1) = 2,5 m / s

Hastigheten för det slutliga objektet (V2) = 3,5 m / s

Frågade:

Det totala arbetet på objektet?

Svar:

W = AE _k

W = 1/2 m (v ₂ 2-v ₁ 2)

W = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)

W = 15 Joule

Så det totala arbetet som används på objektet är 15 Joule.

Exempel på problem 4 Mekanisk energi

Ett äpple med en massa på 300 gram faller från poho på en höjd av 10 meter. Om tyngdkraften (g) = 10 m / s2, beräkna den mekaniska energin på äpplen!

Är känd:

- objektmassa: 300 gram (0,3 kg)

- gravitation g = 10 m / s2

- höjd h = 10 m

Frågade:

Mekanisk energi (Em) äpplen?

Svar:

Om objektet faller och hastigheten är okänd antas kinetisk energi (Ek) vara noll (Ek = 0)

Em = Ep + Ek

Em = Ep + 0

Em = Ep

Em = mgh

Em = 0,3 kg. 10 .10

Em = 30 joule

Slutsats

Den fallna äpplets mekaniska energi är 30 joule.

Exempel Problem 5 Mekanisk energi

En bok som väger 1 kg föll från byggnaden. När den faller till marken är bokens hastighet 20 m / s. Hur hög är byggnaden där boken föll om värdet g = 10 m / s2?

Är känd

- massa m = 1 kg

- hastighet v = 20 m / s

- gravitation g = 10 m / s2

Frågade

Bygghöjd (h)

Svar

Em1 = ​​Em2

Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22

Ep = max

Ek1 = 0 (eftersom boken inte har flyttat än

Ep2 = 0 (eftersom boken redan finns på marken och inte har någon höjd)

Ek2 = max

m1.g.h1 + 0 = 0 + 1/2 m1.v ₂ 2

1 x 10 xh = 1/2 x 1 x (20) 2

10 xh = 200

h = 200/10

h = 20 meter.

Slutsats

Så byggnadens höjd där boken föll är 20 meter hög.

Exempelproblem 6 Hitta hastigheten om den kinetiska energin är känd

Vad är hastigheten på ett objekt med en massa på 30 kg med en kinetisk energi på 500 J?

EK = 1/2 x mv2

500 = 1/2 x 30 x v2

500 = 1/2 x 30 x v2

v2 = 33,3

v = 5,77 m / s

Exempelproblem 7 Hitta massa om den kinetiska energin är känd

Vad är massan av ett objekt med en kinetisk energi på 100 J och en hastighet av 5 m / s?

EK = 0,5 x mv2

100 J = 0,5 xmx 52

m = 8 kg

Således diskussionen om kinetisk energiformel den här gången. Förhoppningsvis är denna diskussion användbar och du kan förstå den.

Du kan också läsa olika sammanfattningar av andra skolmaterial på Saintif.

Referens

• Vad är kinetisk energi - Khan Academy
• Kinetic Energy - Physics Classroom
• Kinetisk, potentiell, mekanisk energi | Formler, förklaringar, exempel, frågor - TheGorbalsla.com
• Ansträngning och energi - Studiestudio