Kinetische energie is de energie die een object bezit wanneer het beweegt. De kinetische energieformule is nauw verwant aan potentiële energie en mechanische energie.
In deze discussie zal ik een uitleg geven van kinetische energie, samen met de context en voorbeelden van het probleem, zodat het gemakkelijker te begrijpen is ...
… Omdat de discussie over kinetische energie heel vaak voorkomt in natuurkundig materiaal op de middelbare en middelbare school, komt het ook heel vaak naar voren in de vragen van de VN (National Examination).
Definitie van energie
Energie is een maatstaf voor het vermogen om werk te doen.
Daarom heb je bij elke activiteit, of het nu gaat om een tafel duwen, dingen optillen, hardlopen, energie nodig.
Er zijn veel soorten energie, en de belangrijkste is
- Kinetische energie
- Potentiële energie
De combinatie van kinetische energie en potentiële energie wordt ook wel mechanische energie genoemd
Kinetische energie
Kinetische energie is de energie die een bewegend object bezit.
Het woord kinetisch komt van het Griekse woord kinetikos dat bewegen betekent. Daarom hebben alle bewegende objecten natuurlijk kinetische energie.
De waarde van kinetische energie hangt nauw samen met de massa en snelheid van het object. De hoeveelheid kinetische energie is recht evenredig met de grootte van de massa en is evenredig met het kwadraat van de snelheid van het object.
Een object met een grote massa en snelheid, moet bij het bewegen een grote kinetische energie hebben. Omgekeerd, objecten waarvan de massa en snelheid klein zijn, hun kinetische energie is ook klein.
Voorbeelden van kinetische energie zijn vrachtwagens die rijden, als je rent en verschillende andere bewegingen.
Een ander voorbeeld dat je kunt zien als je stenen gooit. De steen die je gooit, moet snelheid hebben en daarom heeft hij kinetische energie. Je kunt de kinetische energie van deze rots zien wanneer deze het doel ervoor raakt.
Potentiële energie
Potentiële energie is energie die objecten bezitten vanwege hun positie of positie.
In tegenstelling tot kinetische energie, die een vrij duidelijke vorm heeft, dat wil zeggen: wanneer een object beweegt, heeft potentiële energie geen bepaalde vorm.
Dit komt omdat potentiële energie in feite energie is die nog steeds potentieel is of in de natuur is opgeslagen. En komt pas naar buiten als hij van standpunt verandert.
Een voorbeeld van potentiële energie die u gemakkelijk kunt vinden, is de potentiële energie in een veer.
Als je in een veer knijpt, is er potentiële energie in opgeslagen. Dat is waarom, wanneer u uw greep op een veer loslaat, deze een duw kan uitoefenen.
Dit gebeurt omdat de opgeslagen energie in de vorm van postentiële energie is vrijgegeven.
Mechanische energie
Mechanische energie is de totale hoeveelheid kinetische energie en potentiële energie.
Mechanische energie heeft bepaalde unieke eigenschappen, namelijk dat onder invloed van een conservatieve kracht de hoeveelheid mechanische energie altijd hetzelfde zal zijn, ook al zijn de waarden van potentiële energie en kinetische energie verschillend.
Neem bijvoorbeeld een mango die aan een boom rijp is.
In een boom heeft de mango potentiële energie vanwege zijn positie en heeft hij geen kinetische energie omdat hij stationair is.
Maar wanneer de mango rijp is en valt, zal zijn potentiële energie afnemen als zijn positie is veranderd, terwijl zijn kinetische energie toeneemt naarmate zijn snelheid blijft toenemen.
Je kunt hetzelfde ook begrijpen door naar het casusvoorbeeld op een achtbaan te kijken.
Verder zal ik me in deze discussie concentreren op het onderwerp kinetische energie.
Lees ook: Zullen fossiele brandstoffen in de wereld opraken? Blijkbaar nietTypen en formules van kinetische energie
Kinetische energie bestaat in verschillende soorten volgens zijn beweging, en elk heeft zijn eigen kinetische energieformule.
De volgende zijn de typen
Kinetische energieformule (translationele kinetische energie)
Dit is de meest basale formule voor kinetische energie. Translationele kinetische energie of zogenaamde kinetische energie is de kinetische energie wanneer objecten translationeel bewegen.
E k = ½ xmx v2
Informatie :
m = massa van star lichaam (kg)
v = snelheid (m / s)
E k = kinetische energie (joule)
Roterende kinetische energieformule
In feite bewegen niet alle objecten in een lineaire overgang. Er zijn ook objecten die in een cirkelvormige of roterende beweging bewegen.
De kinetische energieformule voor dit type beweging wordt de roterende kinetische energieformule genoemd en de waarden verschillen van gewone kinetische energie.
Parameters in het roterende kinetische energieverbruik traagheidsmoment en hoeksnelheid, die zijn geschreven in de formule:
E r = ½ x ik x ω2
Informatie :
I = traagheidsmoment
ω = hoeksnelheid
Om de kinetische rotatie-energie te berekenen, moet je dus eerst het traagheidsmoment en de hoeksnelheid van het object weten.
Relativistische formules voor kinetische energie
Relativistische kinetische energie is kinetische energie wanneer een object erg snel beweegt.
Omdat het zo snel is, hebben objecten die relativistisch bewegen een snelheid die dicht bij de snelheid van het licht ligt.
In de praktijk is het voor grote objecten vrijwel onmogelijk om deze snelheid te bereiken. Daarom wordt deze zeer hoge snelheid over het algemeen bereikt door de deeltjes waaruit het atoom bestaat.
De formule voor relativistische kinetische energie verschilt van gewone kinetische energie omdat de beweging ervan niet langer compatibel is met de klassieke Newtoniaanse mechanica. Daarom wordt de benadering uitgevoerd met Einsteins relativiteitstheorie en kan de formule als volgt worden geschreven
E k = (γ-1) mc2
Waar γ de relativistische constante is, c is de lichtsnelheid en m is de massa van het object.
Energierelatie met inspanning
Werk of werk is de hoeveelheid energie die door een kracht wordt uitgeoefend op objecten of objecten die verplaatsing ervaren.
Werk of werk wordt gedefinieerd als het product van de afstand afgelegd door de kracht in de richting van de verplaatsing.
Uitgedrukt in het formulier
W = Fs
Waarbij W = werk (joule), F = kracht (N) en s = afstand (m).
Bekijk de volgende afbeelding zodat u het concept van het bedrijf beter begrijpt.
De waarde van werk kan positief of negatief zijn, afhankelijk van de richting van de kracht waarmee het wordt verplaatst.
Als de kracht die op het object wordt uitgeoefend in de tegenovergestelde richting is van de verplaatsing, is het uitgeoefende werk negatief.
Als de uitgeoefende kracht in dezelfde richting is als de verplaatsing, doet het object positief werk.
Als de uitgeoefende kracht een hoek vormt, wordt de werkwaarde alleen berekend op basis van de kracht in de richting van de beweging van het object.
Werk is nauw verwant met kinetische energie.
De waarde van werk is gelijk aan de verandering in kinetische energie.
Dit wordt aangeduid als:
W = ΔE k = 1/2 m (v 2 2 -v 1 2)
Waar W = werk, = verandering in kinetische energie, m = massa van het object, v 2 2 = eindsnelheid en v 1 2 = beginsnelheid.
Voorbeelden van toepassing van het concept van energie in het dagelijks leven
Voorbeelden van het toepassen van potentiële energie, namelijk
- Het werkingsprincipe van de katapult
In de katapult zit een rubber of veer die functioneert als een rotswerper of speelgoedkogel. Het rubber of de veer die wordt getrokken en vastgehouden, heeft potentiële energie. Als het rubber of de veer vrijkomt, wordt de potentiële energie omgezet in kinetische energie
- Het werkingsprincipe van waterkracht
Het gebruikte principe is nagenoeg hetzelfde, namelijk door het gravitatiepotentieel van het opgevangen water te vergroten.
Voorbeelden van het toepassen van kinetische energie zijn:
- De bewegende kokosnoot viel van de boom
In dit geval beweegt de kokosvrucht, wat betekent dat het kinetische energie heeft. De impact van deze energie is ook te zien wanneer de kokosnoot een dreun op de grond bereikt.
- De bal schoppen
Als je van voetbal houdt, moet je ook veel tegen de bal trappen.
Een bal trappen is een voorbeeld van het toepassen van de relatie tussen kinetische energie en werk. Je trapt de bal met je voet, wat betekent dat je aan de bal werkt. De bal zet deze inspanning vervolgens om in kinetische energie zodat de bal snel kan bewegen.
Lees ook: De Caci Maki Netizen Power Plant (PLTCMN) is een heel slecht ideeEen voorbeeld van een kinetisch energieprobleem
Voorbeeld van kinetische energieprobleem 1
Een auto met een massa van 500 kg rijdt met een snelheid van 25 m / s. Bereken de kinetische energie van de auto bij die snelheid! Wat gebeurt er als de auto plotseling remt?
Is bekend:
Massa auto (m) = 500 kg
Autosnelheid (v) = 25 m / s
Gevraagd:
Kinetische energie en gebeurtenissen als de auto plotseling remt
Antwoord:
De kinetische energie van een sedan kan als volgt worden berekend:
Ek = 1/2. m v2
Ek = 1/2. 500. (25) 2
Ek = 156.250 joule
Als de auto remt, stopt de auto. Kinetische energie wordt omgezet in warmte-energie en geluidsenergie die wordt opgewekt door wrijving tussen de remmen en de assen en de banden op de weg.
Voorbeeld van kinetisch energieprobleem 2
Een jeep heeft een kinetische energie van 560.000 joule. Als de auto een massa van 800 kg heeft, is de snelheid van de jeep ...
Is bekend:
Kinetische energie (Ek) = 560.000 joule
Massa auto (m) = 800 kg
Gevraagd:
Auto snelheid (v)?
Antwoord:
Ek = 1/2. m v2
v = √ 2 x Ek / m
v = √ 2 x 560.000 / 800
v = 37,42 m / s
De snelheid van de jeep is dus 37,42 m / s
Voorbeeldopgave 3 Kinetische energie en werk
Een blok met een massa van 5 kg schuift met een snelheid van 2,5 m / s over het oppervlak. Enige tijd later reed het blok met een snelheid van 3,5 m / s. Wat is het totale werk dat in deze tijd aan het blok is gedaan?
Is bekend:
Massa object = 5 kg
De snelheid van het oorspronkelijke object (V1) = 2,5 m / s
De snelheid van het laatste object (V2) = 3,5 m / s
Gevraagd:
Het totale werk dat aan het object is gedaan?
Antwoord:
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
Het totale werk dat op het object is toegepast, is dus 15 Joules.
Voorbeeldopgave 4 Mechanische energie
Een appel met een massa van 300 gram valt op 10 meter hoogte uit de poho. Als de grootte van de zwaartekracht (g) = 10 m / s2, bereken dan de mechanische energie op de appels!
Is bekend:
- massa object: 300 gram (0,3 kg)
- zwaartekracht g = 10 m / s2
- hoogte h = 10 m
Gevraagd:
Mechanische energie (Em) appels?
Antwoord:
Als het object valt en de snelheid is onbekend, dan wordt aangenomen dat de kinetische energie (Ek) nul is (Ek = 0)
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Ep
Em = mgh
Em = 0,3 kg. 10 .10
Em = 30 joule
Conclusie
De mechanische energie van de gevallen appel is 30 joule.
Voorbeeldopgave 5 Mechanische energie
Een boek van 1 kg viel uit het gebouw. Als het op de grond valt, is de snelheid van het boek 20 m / s. Wat is de hoogte van het gebouw waar het boek viel als de waarde van g = 10 m / s2?
Is bekend
- massa m = 1 kg
- snelheid v = 20 m / s
- zwaartekracht g = 10 m / s2
Gevraagd
Bouwhoogte (h)
Antwoord
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Ep = maximum
Ek1 = 0 (omdat het boek nog niet is verplaatst
Ep2 = 0 (omdat het boek al op de grond ligt en geen hoogte heeft)
Ek2 = maximum
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.
Conclusie
Dus de hoogte van het gebouw waar het boek viel is 20 meter.
Voorbeeldopgave 6 Vind de snelheid als de kinetische energie bekend is
Wat is de snelheid van een object met een massa van 30 kg met een kinetische energie van 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
Voorbeeldopgave 7 Vind massa als de kinetische energie bekend is
Wat is de massa van een object met een kinetische energie van 100 J en een snelheid van 5 m / s?
EK = 0,5 x mv2
100 J = 0,5 xmx 52
m = 8 kg
Dus de discussie over de kinetische energieformule deze keer. Hopelijk is deze discussie nuttig en kun je het begrijpen.
Op Saintif kunt u ook diverse samenvattingen van ander schoolmateriaal lezen.
Referentie
- Wat is kinetische energie - Khan Academy
- Kinetic Energy - Physics Classroom
- Kinetische, potentiële, mechanische energie | Formules, uitleg, voorbeelden, vragen - TheGorbalsla.com
- Inspanning en energie - Study Studio
