Kinetička energija je obrađena u srednjoškolskoj fizici . Smatra se jednom od najvažnijih vrsta energije povezanih s kretanjem objekata. Međutim, teško ju je razumjeti bez osnovnog znanja fizike.
Stoga ćemo ovaj članak posvetiti da vam ispričamo sve što trebate znati o kinetičkoj energiji i koje su njene glavne karakteristike.
Šta je kinetička energija
Kada ljudi govore o ovoj vrsti energije, često je pomisle kao energiju dobijenu za proizvodnju električne energije ili nečeg sličnog. Kinetička energija je energija koju objekat posjeduje zbog svog kretanja. Kada želimo ubrzati objekat, moramo primijeniti određenu silu da bismo savladali trenje o tlo ili zrak . Da bismo to učinili, moramo obaviti rad. Stoga prenosimo energiju na objekat, omogućavajući mu da se kreće konstantnom brzinom.
To je ta prenesena energija koja se naziva kinetička energija. Ako se energija primijenjena na objekt poveća, objekt će ubrzati. Međutim, ako na njega prestanemo primjenjivati energiju, njegova će se kinetička energija smanjivati trenjem sve dok se ne zaustavi. Kinetička energija ovisi o masi i brzini objekta.
Objekti s manjom masom zahtijevaju manje rada da bi se počeli kretati. Što je veća brzina, to objekt posjeduje više kinetičke energije. Ova energija se može prenositi na i između različitih objekata, transformirajući se u druge oblike energije. Na primjer, ako osoba trči i sudari se s drugom osobom u mirovanju, dio kinetičke energije trkača bit će prenesen na drugu osobu. Energija potrebna za pokretanje kretanja uvijek mora biti veća od sile trenja o tlo ili drugu tekućinu, poput vode ili zraka.
Proračun kinetičke energije
Ako želimo izračunati vrijednost ove energije, moramo slijediti gore opisano obrazloženje. Prvo započinjemo pronalaženjem gotovog posla. Potreban je rad za prijenos kinetičke energije na objekt. Također, s obzirom na masu predmeta koji se gura na daljinu, rad se mora pomnožiti sa silom. Sila mora biti paralelna s površinom na kojoj se nalazi, u protivnom se objekt neće pomaknuti.
Zamislite da želite pomaknuti kutiju, ali je gurnete o pod. Kutija neće moći savladati otpor poda i neće se pomaknuti. Da bismo je pomaknuli, moramo primijeniti rad i silu u smjeru paralelnom s površinom. Rad ćemo nazvati W, silu F, masu objekta m, a udaljenost d. Rad je jednak sili pomnoženoj s udaljenošću. To jest, obavljeni rad jednak je sili primijenjenoj na objekt pomnoženoj s pređenom udaljenosti zbog te primijenjene sile. Definicija sile data je masom i ubrzanjem objekta. Ako se objekt kreće konstantnom brzinom, to znači da sila koja se na njega primjenjuje i sila trenja imaju istu veličinu. Stoga su ove sile u ravnoteži.
Uključene snage
Kada se sila primijenjena na objekt smanji, on će početi usporavati dok se ne zaustavi. Vrlo jednostavan primjer je automobil. Kada vozimo po cesti, asfaltu, zemljanom putu itd., cesta pruža otpor. Taj otpor se naziva trenje između gume i površine. Da bismo povećali brzinu automobila, moramo sagorjeti gorivo kako bismo generirali kinetičku energiju. S ovom energijom, on može savladati trenje i početi se kretati.
Međutim, ako se krećemo s automobilom i prestanemo ubrzavati, prestat ćemo primjenjivati silu. U nedostatku sile na automobil, sila trenja neće početi kočiti sve dok se automobil ne zaustavi. Stoga je važno dobro razumjeti snagu sistema intervencije kako bi se razumjelo u kojem će smjeru objekt ići.
Formula kinetičke energije
Za izračunavanje kinetičke energije postoji jednačina koja proizlazi iz prethodno korištenog obrazloženja. Ako znamo početnu i konačnu brzinu objekta nakon pređene udaljenosti, ubrzanje možemo zamijeniti formulom.
Stoga, kada se na objektu obavi neto količina posla, količina koju nazivamo kinetičkom energijom k se mijenja.
Za fizičare, razumijevanje kinetičke energije objekta je ključno za proučavanje njegove dinamike. Neka nebeska tijela u svemiru posjeduju kinetičku energiju iz Velikog praska i još uvijek su u pokretu. Širom Sunčevog sistema postoji mnogo zanimljivih objekata za proučavanje, a razumijevanje njihove kinetičke energije je neophodno za predviđanje njihovih putanja.
Kada pogledamo jednadžbu kinetičke energije, možemo vidjeti da ona ovisi o kvadratu brzine objekta. To znači da kada se brzina udvostruči, njegova se dinamika povećava četiri puta. Ako automobil putuje 100 km / h, njegova energija je četiri puta veća od energije automobila koji vozi 50 km / h. Stoga je šteta koja može nastati u nesreći četiri puta veća od one u nesreći.
Ova energija ne može biti negativna vrijednost . Uvijek mora biti nula ili pozitivna. Za razliku od energije, brzina može imati pozitivnu ili negativnu vrijednost ovisno o referentnoj tački. Međutim, kada se koristi kvadrat brzine, rezultat je uvijek pozitivna vrijednost.
Praktični primjer
Pretpostavimo da smo na satu astronomije i želimo staviti komad papira u kantu za smeće. Nakon izračuna udaljenosti, sile i putanje, morat ćemo primijeniti određenu količinu kinetičke energije na loptu kako bismo je premjestili iz ruke u kantu za smeće. Drugim riječima, moramo ga aktivirati. Kad klupko papira napusti našu ruku, ono će se početi ubrzavati, a njegov energetski koeficijent će se promijeniti od nule (dok smo još u ruci) do X, ovisno o tome koliko brzo stiže.
U ispumpanom nagibu lopta će postići najveći koeficijent kinetičke energije onog trenutka kada dostigne najvišu točku. Odatle, dok započinjete spuštanje u kantu za smeće, vaša kinetička energija će se početi smanjivati kako je gravitacija odvlači i pretvara u potencijalnu energiju. Kada dosegne dno kante za smeće ili zemlju i zaustavi se, koeficijent kinetičke energije papirne kugle će se vratiti na nulu.
Nadam se da ćete s ovim podacima saznati više o tome što je kinetička energija i koje su njene karakteristike.