Кинетическая энергия не является вектором. То есть, если вы бросаете мяч со скоростью 5 м/с, то мяч будет выбрасывать одинаковую кинетическую энергию влево, вправо или вверх.
Механическая энергия и ее виды
Способность тела или системы тел выполнять задачу путем изменения скорости тела или относительного положения тел при взаимодействии называется механической энергией.
Механическое состояние тела характеризуется его координатами в системе отсчета и скоростью.
Соответственно, энергия, связанная с изменением координат — падение шаров, подъем груза, сжатие газа — называется динамической энергией. Энергия, связанная с изменением скорости — ускорением, торможением, изменением направления — называется кинетической энергией тела.
Потенциальная энергия — это естественная величина, характеризующая способность интерактивной системы тела функционировать в связи с изменением соответствующего положения (или части тела) тела.
Потенциальная энергия — это вес, который поднимается над поверхностью земли. Во время падения сила тяжести, действующая на груз, совершает работу.
Растянутая или сжатая пружина также обладает потенциальной энергией. При возвращении в недеформированное состояние сила упругости, действующая на пружину, совершает работу.
Примеры тел с потенциальной энергией
| Падающее тело | Сжатая пружина | Натянутая тетива лука |
 |
 |
 |
Кинетическая энергия — это естественная величина, равная работе, совершаемой движущимся телом, когда оно замедляется до полной остановки.
Все движущиеся тела обладают кинетической энергией.
Чем выше скорость тела, тем больше его кинетическая энергия.
Примеры движения тела за счет кинетической энергии
| Автомобиль едет | Рыба плывет | Самолет летит |
 |
 |
 |
п.2. Единицы измерения энергии
Когда тело функционирует, его энергия уменьшается на величину, равную совершаемой работе. Поэтому единица энергии в СИ совпадает с единицей проекта.
Существует также множество внесистемных единиц измерения энергии. Например, ЭРГ (1 ЭРГ = 10 -7 дж), калория (1 кал = 4,1868 Дж), киловатт-час (1 кВт-ч = 3,6-10-5 дж), электрон-вольты (1 эВ = 1,6-10 -19 дж).
п.3. Теорема о кинетической энергии
Известно, что при равновесных движениях смещение может быть выражено через $ s = \ frac $ (см. выпуск 3§11 настоящего руководства).
Тогда работа силы, адрес которой совпадает с адресом перемещения, равна $ a = fs = ma \ cdot \ frac = \ frac- \ frac $.
Представьте $ e_k = \ frac $ как выражение для кинетической энергии.
Естественная величина квадрата этой скорости, равная половине произведения его массы, называется кинетической энергией тела: $ e_k = \ frac $
Теорема о кинетической энергии Работа силы, приложенной к телу, равна изменению его кинетической энергии: $ a = e_-e _ = \ delta e_k $.
Теорема о кинетической энергии является общей в технике и применяется
1) когда на тело действует много сил (учитываются все эквиваленты работы силы), и
2) под воздействием переменных сил
3) под воздействием сил, не совпадающих с направлением смещения и
4) Внутренние силы — гибкость, трение, гравитация и т.д.
Кинетическая энергия имеет натуральную величину, и ее значение можно вычислить. Для этого необходимо знать, от чего зависит физическая величина.
Формула кинетической энергии
Уравнения используются для расчета кинетической энергии тела.
Это означает, что кинетическая энергия EC равна m тела, умноженному на квадрат скорости V и деленному на 2.
Можно сделать вывод, что чем больше масса, тем больше энергия и что энергия пропорциональна самой скорости.
Кинетическая энергия не является вектором. То есть, если вы бросаете мяч со скоростью 5 м/с, то мяч будет выбрасывать одинаковую кинетическую энергию влево, вправо или вверх.
Кинетическая энергия зависит от массы и скорости.
Гоночные автомобили проектируются с минимально возможной массой для улучшения характеристик.
Кинетическая энергия зависит от массы и скорости тела. Это означает, что чем больше и быстрее объект, тем больше энергии он производит.
В качестве примера можно привести следующее. Грузовик больше, чем легковой автомобиль. Оба движутся с одинаковой скоростью и сталкиваются со стенами, но ущерб, нанесенный грузовиком, больше. В этом случае грузовик обладает большей кинетической энергией.
Теперь представьте: движутся два одинаковых автомобиля, один со скоростью 50 км/ч, а другой — 100 км/ч. Чем выше скорость, тем серьезнее авария.
Таким образом, кинетическая энергия зависит от квадрата скорости. Это означает, что если объект удваивает свою скорость, то его кинетическая энергия увеличивается в четыре раза.
Автомобиль, движущийся со скоростью 60 км/ч, обладает в четыре раза большей кинетической энергией, чем автомобиль, движущийся со скоростью 30 км/ч, и поэтому в случае аварии он в четыре раза более разрушителен.
Как рассчитать кинетическую энергию тела?
Аэропорт хочет рассчитать кинетическую энергию пакета весом 30 кг в системе, движущейся со скоростью 0,500 м/с. Как это должно быть сделано?
Решение
Зная массу и скорость пакета, используйте тип.
Обменявшись ценами, мы получим следующее.
Рассуждение
Единица измерения кинетической энергии — джоули, такая же, как и проектная единица. Обратите внимание, что хотя он тяжелый, его кинетическая энергия не так велика из-за низкой скорости.
Ключевые моменты для запоминания
- Тело имеет кинетическую энергию, только если оно находится в движении.
- Кинетическая энергия зависит от массы и скорости тела.
Задачи на кинетическую энергию и решение
Задача 1 на нахождение кинетической энергии
Слон массой 6000 кг бежит со скоростью 10 м/с. Какова его кинетическая энергия? Какова скорость шара весом 1 кг, если он обладает той же кинетической энергией, что и слон?
Ответ
Используя уравнение для кинетической энергии, энергия слона равна:.
Вычислив кинетическую энергию, скорость шара можно принять за V.
Это означает, что скорость шара равна 775 м/с. Сравните это со скоростью слона: вот в чем разница!
Задача 2
Мужчина врезается на своем автомобиле в столб. Когда он поехал оформлять аварию, он сказал, что в момент аварии он был за рулем. Однако исследователь вспомнил физику 7-го и 8-го классов и обнаружил, что скорость автомобиля в два раза больше скорости водителя. Какова взаимосвязь между кинетической энергией и скоростью человека и скоростью исследователя?
Ответ
Кинетическая энергия транспортного средства на скорости V1, указанная человеком, и кинетическая энергия на скорости V2, рассчитанная исследователем, считаются как EC1. Причина между двигательными действиями рассчитывается путем разделения действий следующим образом
Исследователь заявил, что скорость в момент аварии была в два раза выше, чем та, о которой сообщил человек.
Замените значения скорости в уравнении.
Исключив аналогичные условия, получаем
Это означает, что кинетическая энергия для скорости человека составляет четверть кинетической энергии, рассчитанной исследователем. Проще говоря, ущерб, нанесенный автомобилем, был в четыре раза больше, чем сказал мужчина.
Где m — масса материала точки, p — импульс материала точки, а V — скорость его движения. Кинетическая энергия имеет медленную естественную величину.
Определение кинетической энергии
Наблюдения за природными явлениями показывают, что движущиеся объекты могут совершать работу. Например, передвижной локомотив, прицепленный к вагону, перемещает его на некоторое расстояние. Работы также ведутся, когда выброшенные камни раскалывают лед. Пули, выпущенные из оружия, пробивают доски и другие предметы. Если потенциальная энергия владеет объектом при приложении силы, то в указанных случаях работа совершается потому, что объект переместился или движется.
Энергия движущегося объекта называется кинетической энергией.
Кинетическая энергия имеет натуральную величину, и ее значение можно вычислить. Для этого необходимо знать, от чего зависит физическая величина.
Как рассчитывают кинетическую энергию
Поместите парашют в определенный угол поверхности стола. Установите планку на определенном расстоянии от нижнего края. Поместите небольшой стальной шар в середину трубы и отпустите его. Когда шарик покатится по трубе, он ударится о перекладину и пройдет некоторое расстояние. Обратите внимание на расстояние, которое проходит планка.
Поместите шар на трубу и отпустите его. В данном случае, если катить трубу по направлению к основанию, шарик будет двигаться быстрее, чем раньше. Когда он ударяет по планке, он перемещает ее дальше, чем в предыдущем эксперименте, что приводит к увеличению объема работы.
Таким образом, кинетическая энергия тела зависит от его скорости. Эта зависимость нелинейна, как показано на графике зависимости кинетической энергии тела от его скорости. График имеет форму кривой (рис. 126).
Кинетическая энергия тела относительна
Скорость объекта является относительной величиной и, как известно, зависит от выбора объекта отсчета. Поэтому кинетическая энергия также является относительной величиной. Если снаряд, попавший в стену, причиняет серьезные повреждения, то ракета, посланная для отслеживания сверхзвукового самолета, не причинит серьезных повреждений, поскольку скорость снаряда относительно самолета будет меньше.
Последствия лобового столкновения всегда будут более серьезными, чем если один автомобиль обгоняет другой.
Кинетическая энергия также зависит от массы тела. Повторение предыдущего эксперимента с шариком большей массы показывает, что смещение бруска в этом случае больше. Поскольку зависимость линейная, можно сказать, что кинетическая энергия объекта пропорциональна его массе (рис. 127).
Работа силы тяги равна разнице между кинетическими энергиями автомобилей. \ begin A = E_k-E _ = \ frac- \ frac = \ frac-0 = \ frac\end engine output\ beginN = \ frac At = \ frac \ end begin N = \ frac = 127500 \ (⌘ text) = 127.5 \ (⌘ text) ⌘ 6pt 127500 \ \ текст = \ frac \ текст Ϯ ок. 173 Ϯ текст Ϯ end Ответ: 127500 Вт = 127,5 кВт ≈ 173 л.с. с.
Как перейти от температуры к энергии
В Международной системе единиц (СИ) для измерения энергии используются джоули, а температура, как известно, измеряется в градусах. Как они определяются количественно? На примере человеческого идеального газа выведем уравнение, связывающее эти величины.
Напомним, что температура в системах СИ измеряется в градусах Кельвина. Связь между температурой в единицах Кельвина и температурой в единицах энергии (Дж) выражается следующим уравнением
где k = 1,38 * 10 -23 Дж/К — постоянная Больцмана.
Закон Клапейрона-Менделеева, выраженный в форме уравнения закона, применим к идеальным газам.
p, m и V — давление, масса и объем газа, m — молекулярная масса газа, T — температура по шкале Кельвина (в градусах), R = 8,3157 джоулей/моль/градус — мировая постоянная газа.
В то же время газовая постоянная R задается.
Где: k — постоянная Больцмана, na = 6,023*10 23 — число молекул вещества, число молекул Авогадро. Затем мы подставляем R в уравнение (4) с уравнением (5), делим обе части уравнения (4) на объем V и используем тот факт, что.
$
Для определения идеального давления газа для человека используйте уравнение
Расположение: v 2c — это средняя скорость средней скорости всех групп молекул. Вспомните, что молекулы газа движутся с разными скоростями. Распределение скоростей, т.е. число молекул при определенной скорости, имеет форму колокола и впервые возникло у английского естествоиспытателя Максвелла.
Рисунок 3.Распределение передач Максвелла для молекул идеального газа.
Типы (6), (7) и уравнение (1) для кинетической энергии eПлата. Мы принимаем:.
Уравнение (8) устанавливает четкую зависимость между средней кинетической энергией вещества и его абсолютной температурой.
Часть энергии тратится не только газом, но и на колебания индивидов в молекуле и на вращение самой молекулы. Наблюдения и вращения также вызваны движением частиц, но представление этих энергетических компонентов несколько иное. Типы (1) и (7) вытекают из предположения, что одна частица движется только постепенно.
Кинетическая энергия транспортного средства на скорости V1, указанная человеком, и кинетическая энергия на скорости V2, рассчитанная исследователем, считаются как EC1. Причина между двигательными действиями рассчитывается путем разделения действий следующим образом
Формула кинетической энергии
Для расчета кинетической энергии существует уравнение, вытекающее из предыдущих рассуждений. Если известна первоначальная и максимальная скорость объекта после прохождения расстояния, то ускорение в уравнении можно заменить.
Результирующая чистая работа, совершенная над объектом, называется кинетической энергией. К, изменение.
Что в ней интересного?
Для физиков знание кинетической энергии объекта важно для изучения его динамики. Во Вселенной есть объекты с кинетической энергией, возникшей в результате Большого взрыва, и по сей день они продолжают двигаться. В Солнечной системе есть интересные объекты для изучения, и вам нужно знать их кинетическую энергию, чтобы предсказать их орбиты.
При анализе уравнения кинетической энергии видно, что она зависит от квадрата скорости объекта. Это означает, что если скорость удваивается, то его кинетическая энергия увеличивается в четыре раза. Для автомобиля, движущегося со скоростью 100 км/ч, в четыре раза больше энергии движения, чем для автомобиля, который движется со скоростью 50 км/ч. Таким образом, возможный ущерб в результате аварии в одном случае в четыре раза выше, чем в другом.
Это действие не может быть отрицательным значением. Он всегда должен быть нулевым или положительным. Напротив, скорость может иметь положительное или отрицательное значение, в зависимости от задачи. Однако использование квадратов скорости всегда приводит к положительной цене.
Примеры кинетической энергии
Давайте рассмотрим пример кинетической энергии, чтобы лучше понять ее.
- Когда мы видим человека на самокате, мы видим, что он испытывает увеличение как потенциальной энергии при движении по высоте, так и кинетической энергии при увеличении скорости. Человек с большей массой тела сможет приобретать большую кинетическую энергию, если самокат позволяет ему двигаться быстрее.
- Фарфоровая ваза, которая падает на землю : Этот тип примеров очень важен для понимания кинетической энергии. Энергия накапливается в вашем теле по мере того, как оно опускается, и полностью высвобождается, когда оно отрывается от удара о землю. Это первый удар, который начинает генерировать кинетическую энергию. Остальная кинетическая энергия приобретается за счет гравитации Земли.
- Удар по мячу : случай, подобный тому, что происходит с вазой. Мяч в состоянии покоя находит равновесие, и кинетическая энергия начинает высвобождаться с того момента, когда мы по нему ударяем. Чем тяжелее и крупнее мяч, тем больше усилий потребуется, чтобы его остановить или переместить.
- Когда мы бросаем камень со склона: Аналогично это происходит с вазой и с мячом. По мере того, как скала спускается по склону, ее кинетическая энергия увеличивается. Энергия будет зависеть от массы и скорости ее падения. Это, в свою очередь, будет зависеть от уклона. Американские горки : парки аттракционов — ключ к объяснению кинетической энергии. На американских горках автомобиль приобретает кинетическую энергию при падении и увеличивает свою скорость.
Надеюсь, эта информация сделает более понятным его значение и использование.
Откройте для себя этот тренажерный зал, работающий на кинетической энергии.
Тренажерный зал с кинетической энергией, генерируемой человеком и контуром eco
Содержание статьи соответствует этическим принципам редакции. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.
Полный курс статьи: зеленая возобновляемая энергия ‘общее’ образование ‘кинетическая энергия’
