Kinetische Energie ist die Energie, die ein Objekt besitzt, wenn es sich bewegt. Die kinetische Energieformel hängt eng mit der potentiellen Energie und der mechanischen Energie zusammen.
In dieser Diskussion werde ich eine Erklärung der kinetischen Energie zusammen mit dem Kontext und den Beispielen des Problems geben, damit es leichter zu verstehen ist ...
… Da die Diskussion über kinetische Energie sehr häufig in Physikmaterialien der Mittel- und Oberstufe vorkommt, kommt sie auch sehr häufig in den Fragen der Vereinten Nationen (National Exam) zum Ausdruck.
Definition von Energie
Energie ist ein Maß für die Arbeitsfähigkeit.
Daher benötigen Sie bei jeder Aktivität Energie, egal ob Sie einen Tisch schieben, Dinge heben oder laufen.
Es gibt viele Arten von Energie, und die wichtigste ist
- Kinetische Energie
- Potenzielle Energie
Die Kombination von kinetischer Energie und potentieller Energie wird auch als mechanische Energie bezeichnet
Kinetische Energie
Kinetische Energie ist die Energie, die ein sich bewegendes Objekt besitzt.
Das Wort kinetisch kommt aus der griechischen Sprache, nämlich kinetikos, was Bewegung bedeutet. Daher haben natürlich alle in Bewegung befindlichen Objekte kinetische Energie.
Der Wert der kinetischen Energie hängt eng mit der Masse und Geschwindigkeit des Objekts zusammen. Die Menge an kinetischer Energie ist direkt proportional zur Größe der Masse und proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit des Objekts.
Ein Objekt mit einer großen Masse und Geschwindigkeit muss beim Bewegen eine große kinetische Energie haben. Umgekehrt, Objekte, deren Masse und Geschwindigkeit klein sind, ist auch ihre kinetische Energie klein.
Beispiele für kinetische Energie sind Lastwagen, die sich beim Laufen bewegen, und verschiedene andere Bewegungen.
Ein weiteres Beispiel, das Sie beobachten können, wenn Sie Steine werfen. Der Stein, den du wirfst, muss Geschwindigkeit haben und daher kinetische Energie. Sie können die kinetische Energie dieses Felsens sehen, wenn er das Ziel davor trifft.
Potenzielle Energie
Potenzielle Energie ist Energie, die Objekte aufgrund ihrer Position oder Position besitzen.
Im Gegensatz zu kinetischer Energie, die eine ziemlich klare Form hat, dh wenn sich ein Objekt bewegt, hat potentielle Energie keine bestimmte Form.
Dies liegt daran, dass potentielle Energie im Grunde genommen Energie ist, die noch potentiell ist oder in der Natur gespeichert ist. Und wird erst herauskommen, wenn er seine Position ändert.
Ein Beispiel für potenzielle Energie, die Sie leicht finden können, ist die potenzielle Energie in einer Feder.
Wenn Sie eine Feder zusammendrücken, wird potenzielle Energie gespeichert. Wenn Sie eine Feder loslassen, kann sie einen Druck ausüben.
Dies geschieht, weil die gespeicherte Energie in Form von postentieller Energie freigesetzt wurde.
Mechanische Energie
Mechanische Energie ist die Gesamtmenge an kinetischer Energie und potentieller Energie.
Mechanische Energie hat bestimmte einzigartige Eigenschaften, nämlich dass unter dem Einfluss einer konservativen Kraft die Menge an mechanischer Energie immer gleich ist, obwohl die Werte der potentiellen Energie und der kinetischen Energie unterschiedlich sind.
Nehmen wir zum Beispiel eine Mango, die auf einem Baum reif ist.
Wenn es sich im Baum befindet, hat die Mango aufgrund ihrer Position potentielle Energie und keine kinetische Energie, weil sie stationär ist.
Wenn die Mango jedoch reif ist und fällt, nimmt ihre potentielle Energie ab, wenn sich ihre Position geändert hat, während ihre kinetische Energie zunimmt, wenn ihre Geschwindigkeit weiter zunimmt.
Sie können dasselbe auch verstehen, indem Sie sich das Fallbeispiel auf einer Achterbahn ansehen.
Darüber hinaus werde ich mich in dieser Diskussion auf das Thema kinetische Energie konzentrieren.
Lesen Sie auch: Werden fossile Brennstoffe in der Welt ausgehen? Scheinbar nichtArten und Formeln der kinetischen Energie
Kinetische Energie existiert je nach Bewegung in verschiedenen Arten und jede hat ihre eigene kinetische Energieformel.
Das Folgende sind die Typen
Kinetische Energieformel (Translationale kinetische Energie)
Dies ist die grundlegendste Formel für kinetische Energie. Translationale kinetische Energie oder sogenannte kinetische Energie ist die kinetische Energie, wenn sich Objekte translatorisch bewegen.
E k = ½ xmx v2
Information :
m = Masse des starren Körpers (kg)
v = Geschwindigkeit (m / s)
E k = kinetische Energie (Joule)
Formel für kinetische Rotationsenergie
Tatsächlich bewegen sich nicht alle Objekte in einem linearen Übergang. Es gibt auch Objekte, die sich in einer Kreis- oder Rotationsbewegung bewegen.
Die kinetische Energieformel für diese Art von Bewegung wird als kinetische Rotationsenergieformel bezeichnet, und ihre Werte unterscheiden sich von der gewöhnlichen kinetischen Energie.
Parameter in der kinetischen Rotationsenergie verwenden das Trägheitsmoment und die Winkelgeschwindigkeit, die in der Formel geschrieben sind:
E r = ½ x I x ω2
Information :
I = Trägheitsmoment
ω = Winkelgeschwindigkeit
Um die kinetische Rotationsenergie zu berechnen, müssen Sie zuerst das Trägheitsmoment und die Winkelgeschwindigkeit des Objekts kennen.
Relativistische kinetische Energieformeln
Relativistische kinetische Energie ist die kinetische Energie, wenn sich ein Objekt sehr schnell bewegt.
Weil es so schnell ist, haben Objekte, die sich relativistisch bewegen, eine Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit.
In der Praxis ist es für große Objekte nahezu unmöglich, diese Geschwindigkeit zu erreichen. Daher wird diese sehr große Geschwindigkeit im Allgemeinen von den Teilchen erreicht, aus denen das Atom besteht.
Die Formel für relativistische kinetische Energie unterscheidet sich von gewöhnlicher kinetischer Energie, weil ihre Bewegung nicht mehr mit der klassischen Newtonschen Mechanik kompatibel ist. Daher wird der Ansatz mit Einsteins Relativitätstheorie durchgeführt und die Formel kann wie folgt geschrieben werden
E k = (γ-1) mc2
Dabei ist γ die relativistische Konstante, c die Lichtgeschwindigkeit und m die Masse des Objekts.
Energiebeziehung mit Anstrengung
Arbeit oder Arbeit ist die Energiemenge, die eine Kraft auf Objekte oder Objekte ausübt, die eine Verschiebung erfahren.
Arbeit oder Arbeit ist definiert als das Produkt der Strecke, die die Kraft in Richtung der Verschiebung zurücklegt.
In der Form ausgedrückt
W = Fs
Wobei W = Arbeit (Joule), F = Kraft (N) und s = Abstand (m).
Schauen Sie sich das folgende Bild an, um das Geschäftskonzept besser zu verstehen.
Der Wert der Arbeit kann je nach Richtung der Kraft, mit der sie verschoben wird, positiv oder negativ sein.
Wenn die auf das Objekt ausgeübte Kraft entgegengesetzt zu seiner Verschiebung ist, ist die ausgeübte Arbeit negativ.
Wenn die ausgeübte Kraft in der gleichen Richtung wie die Verschiebung liegt, leistet das Objekt positive Arbeit.
Wenn die ausgeübte Kraft einen Winkel bildet, wird der Wert der Arbeit nur anhand der Kraft in Bewegungsrichtung des Objekts berechnet.
Arbeit ist eng mit kinetischer Energie verbunden.
Der Wert der Arbeit ist gleich der Änderung der kinetischen Energie.
Dies wird bezeichnet als:
W = ΔE k = 1/2 m (v 2 2 - v 1 2)
W = Arbeit, = Änderung der kinetischen Energie, m = Masse des Objekts, v 2 2 = Endgeschwindigkeit und v 1 2 = Anfangsgeschwindigkeit.
Beispiele für die Anwendung des Energiekonzepts im Alltag
Beispiele für die Anwendung potentieller Energie, nämlich
- Das Funktionsprinzip des Katapults
Im Katapult befindet sich ein Gummi oder eine Feder, die als Steinwerfer oder Spielzeugkugel fungiert. Gummi oder Feder, die gezogen und gehalten wird, hat potentielle Energie. Wenn der Gummi oder die Feder freigegeben wird, wird die potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt
- Das Arbeitsprinzip der Wasserkraft
Das verwendete Prinzip ist nahezu dasselbe, nämlich durch Erhöhung des Gravitationspotentials des gesammelten Wassers.
Beispiele für die Anwendung kinetischer Energie sind:
- Die sich bewegende Kokosnuss fiel vom Baum
In diesem Fall bewegt sich die Kokosnuss, was bedeutet, dass sie kinetische Energie hat. Die Wirkung dieser Energie kann auch gesehen werden, wenn die Kokosnuss einen Schlag auf den Boden erreicht.
- Den Ball treten
Wenn Sie gerne Fußball spielen, müssen Sie auch viel gegen den Ball treten.
Das Treten eines Balls ist ein Beispiel für die Anwendung der Beziehung zwischen kinetischer Energie und Arbeit. Sie treten den Ball mit dem Fuß, was bedeutet, dass Sie am Ball arbeiten. Der Ball wandelt diese Anstrengung dann in kinetische Energie um, so dass sich der Ball schnell bewegen kann.
Lesen Sie auch: Das Caci Maki Netizen Power Plant (PLTCMN) ist eine sehr schlechte IdeeEin Beispiel für ein kinetisches Energieproblem
Beispiel für ein kinetisches Energieproblem 1
Ein Auto mit einer Masse von 500 kg fährt mit einer Geschwindigkeit von 25 m / s. Berechnen Sie die kinetische Energie des Autos bei dieser Geschwindigkeit! Was passiert, wenn das Auto plötzlich bremst?
Ist bekannt:
Masse des Autos (m) = 500 kg
Fahrzeuggeschwindigkeit (v) = 25 m / s
Fragte:
Kinetische Energie und Ereignisse, wenn das Auto plötzlich bremst
Antworten:
Die kinetische Energie eines Limousinenautos kann wie folgt berechnet werden:
Ek = 1/2. m v2
Ek = 1/2. 500. (25) 2
Ek = 156.250 Joule
Wenn das Auto bremst, stoppt das Auto. Kinetische Energie wird in Wärmeenergie und Schallenergie umgewandelt, die durch Reibung zwischen den Bremsen und den Achsen sowie den Reifen auf der Straße erzeugt werden.
Beispiel für ein kinetisches Energieproblem 2
Ein Jeep hat eine kinetische Energie von 560.000 Joule. Wenn das Auto eine Masse von 800 kg hat, dann ist die Geschwindigkeit des Jeeps…
Ist bekannt:
Kinetische Energie (Ek) = 560.000 Joule
Masse des Autos (m) = 800 kg
Fragte:
Fahrzeuggeschwindigkeit (v)?
Antworten:
Ek = 1/2. m v2
v = √ 2 x Ek / m
v = √ 2 x 560.000 / 800
v = 37,42 m / s
Die Geschwindigkeit des Jeeps beträgt also 37,42 m / s
Beispiel Aufgabe 3 Kinetische Energie und Arbeit
Ein Block mit einer Masse von 5 kg gleitet mit einer Geschwindigkeit von 2,5 m / s über die Oberfläche. Einige Zeit später fuhr der Block mit einer Geschwindigkeit von 3,5 m / s. Was ist die Gesamtarbeit, die in dieser Zeit am Block geleistet wurde?
Ist bekannt:
Objektmasse = 5 kg
Die Geschwindigkeit des ursprünglichen Objekts (V1) = 2,5 m / s
Die Geschwindigkeit des Endobjekts (V2) = 3,5 m / s
Fragte:
Die Gesamtarbeit am Objekt?
Antworten:
W = ΔE k
W = 1/2 m (v 2 2-v 1 2)
W = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)
W = 15 Joule
Die Gesamtarbeit für das Objekt beträgt also 15 Joule.
Beispielaufgabe 4 Mechanische Energie
Ein Apfel mit einer Masse von 300 Gramm fällt in einer Höhe von 10 Metern aus dem Poho. Wenn die Schwerkraft (g) = 10 m / s2 ist, berechnen Sie die mechanische Energie in den Äpfeln!
Ist bekannt:
- Objektmasse: 300 Gramm (0,3 kg)
- Schwerkraft g = 10 m / s2
- Höhe h = 10 m
Fragte:
Mechanische Energie (Em) Äpfel?
Antworten:
Wenn das Objekt fällt und die Geschwindigkeit unbekannt ist, wird angenommen, dass die kinetische Energie (Ek) Null ist (Ek = 0).
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Ep
Em = mgh
Em = 0,3 kg. 10 .10
Em = 30 Joule
Fazit
Die mechanische Energie des gefallenen Apfels beträgt 30 Joule.
Beispiel Aufgabe 5 Mechanische Energie
Ein 1 kg schweres Buch fiel aus dem Gebäude. Wenn es zu Boden fällt, beträgt die Geschwindigkeit des Buches 20 m / s. Wie hoch ist das Gebäude, in das das Buch gefallen ist, wenn der Wert von g = 10 m / s2 ist?
Ist bekannt
- Masse m = 1 kg
- Geschwindigkeit v = 20 m / s
- Schwerkraft g = 10 m / s2
Fragte
Gebäudehöhe (h)
Antworten
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Ep = Maximum
Ek1 = 0 (weil sich das Buch noch nicht bewegt hat
Ep2 = 0 (weil das Buch bereits auf dem Boden liegt und keine Höhe hat)
Ek2 = maximal
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.
Fazit
Die Höhe des Gebäudes, in das das Buch gefallen ist, ist also 20 Meter hoch.
Beispielaufgabe 6 Ermitteln Sie die Geschwindigkeit, wenn die kinetische Energie bekannt ist
Was ist die Geschwindigkeit eines Objekts mit einer Masse von 30 kg und einer kinetischen Energie von 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
Beispielaufgabe 7 Finden Sie die Masse, wenn die kinetische Energie bekannt ist
Was ist die Masse eines Objekts mit einer kinetischen Energie von 100 J und einer Geschwindigkeit von 5 m / s?
EK = 0,5 x mv2
100 J = 0,5 x mx 52
m = 8 kg
Daher diesmal die Diskussion über die kinetische Energieformel. Hoffentlich ist diese Diskussion nützlich und Sie können sie verstehen.
Sie können auch verschiedene Zusammenfassungen anderer Schulmaterialien in Saintif lesen.
Referenz
- Was ist kinetische Energie - Khan Academy
- Kinetische Energie - Physik Klassenzimmer
- Kinetische, potentielle, mechanische Energie Formeln, Erklärungen, Beispiele, Fragen - TheGorbalsla.com
- Aufwand und Energie - Studienstudio
