Τύποι κινητικής ενέργειας μαζί με επεξηγήσεις και παραδείγματα ολοκληρωμένων ερωτήσεων

Η κινητική ενέργεια είναι η ενέργεια που κατέχει ένα αντικείμενο όταν κινείται. Ο τύπος κινητικής ενέργειας σχετίζεται στενά με τη δυνητική ενέργεια και τη μηχανική ενέργεια.

Σε αυτήν τη συζήτηση, θα δώσω μια εξήγηση της κινητικής ενέργειας, μαζί με το πλαίσιο και τα παραδείγματα του προβλήματος, έτσι ώστε να είναι ευκολότερο να κατανοηθεί ...

… Επειδή η συζήτηση για την κινητική ενέργεια εμφανίζεται πολύ συχνά στο υλικό φυσικής των Γυμνασίων και Λυκείων, βγαίνει επίσης πολύ συχνά στις ερωτήσεις για την Εθνική Εξέταση (National Examination).

Ορισμός της ενέργειας

Η ενέργεια είναι ένα μέτρο της ικανότητας να κάνει δουλειά.

Επομένως, σε κάθε δραστηριότητα, είτε πιέζετε ένα τραπέζι, σηκώνετε πράγματα, τρέχετε, χρειάζεστε ενέργεια.

Υπάρχουν πολλοί τύποι ενέργειας, και ο κύριος είναι

• Κινητική ενέργεια
• Δυναμική ενέργεια

Ο συνδυασμός κινητικής ενέργειας και δυνητικής ενέργειας ονομάζεται επίσης μηχανική ενέργεια

Κινητική ενέργεια

Η κινητική ενέργεια είναι η ενέργεια που κατέχει ένα κινούμενο αντικείμενο.

Η λέξη κινητική προέρχεται από την ελληνική γλώσσα, συγκεκριμένα η κινητική που σημαίνει την κίνηση. Επομένως, από αυτό, όλα τα κινούμενα αντικείμενα, φυσικά, έχουν κινητική ενέργεια.

Η αξία της κινητικής ενέργειας σχετίζεται στενά με τη μάζα και την ταχύτητα του αντικειμένου. Η ποσότητα της κινητικής ενέργειας είναι ευθέως ανάλογη με το μέγεθος της μάζας και ανάλογη με το τετράγωνο της ταχύτητας του αντικειμένου.

Ένα αντικείμενο με μεγάλη μάζα και ταχύτητα πρέπει να έχει μεγάλη ποσότητα κινητικής ενέργειας κατά την κίνηση. Αντίστροφα, αντικείμενα των οποίων η μάζα και η ταχύτητα είναι μικρή, η κινητική τους ενέργεια είναι επίσης μικρή.

Παραδείγματα κινητικής ενέργειας είναι τα φορτηγά που κινούνται, όταν τρέχετε, και διάφορες άλλες κινήσεις.

Ένα άλλο παράδειγμα που μπορείτε να παρατηρήσετε όταν ρίχνετε πέτρες. Ο βράχος που ρίχνετε πρέπει να έχει ταχύτητα και επομένως έχει κινητική ενέργεια. Μπορείτε να δείτε την κινητική ενέργεια αυτού του βράχου όταν χτυπήσει τον στόχο μπροστά του.

Δυναμική ενέργεια

Δυνητική ενέργεια είναι η ενέργεια που κατέχουν τα αντικείμενα λόγω της θέσης ή της θέσης τους.

Σε αντίθεση με την κινητική ενέργεια, η οποία έχει μια αρκετά σαφή μορφή, δηλαδή, όταν ένα αντικείμενο κινείται, η πιθανή ενέργεια δεν έχει συγκεκριμένη μορφή.

Αυτό συμβαίνει επειδή η δυνητική ενέργεια είναι βασικά ενέργεια που εξακολουθεί να είναι δυναμική ή αποθηκευμένη στη φύση. Και θα βγει μόνο όταν αλλάξει τη θέση του.

Ένα παράδειγμα δυνητικής ενέργειας που μπορείτε εύκολα να βρείτε είναι η πιθανή ενέργεια μια άνοιξη.

Όταν πιέζετε ένα ελατήριο, έχει αποθηκευμένη δυνητική ενέργεια. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, όταν αφήσετε το κράτημα σε ελατήριο, μπορεί να ασκήσει ώθηση.

Αυτό συμβαίνει επειδή έχει αποδεσμευτεί η αποθηκευμένη ενέργεια με τη μορφή θετικής ενέργειας.

Μηχανική ενέργεια

Η μηχανική ενέργεια είναι η συνολική ποσότητα κινητικής ενέργειας και πιθανής ενέργειας.

Η μηχανική ενέργεια έχει ορισμένες μοναδικές ιδιότητες, δηλαδή ότι υπό την επίδραση μιας συντηρητικής δύναμης, η ποσότητα της μηχανικής ενέργειας θα είναι πάντα η ίδια, παρόλο που οι τιμές της δυνητικής ενέργειας και της κινητικής ενέργειας είναι διαφορετικές.

Ας πούμε, για παράδειγμα, ότι ένα μάνγκο είναι ώριμο σε ένα δέντρο.

Όταν είναι μέσα στο δέντρο, το μάνγκο έχει δυνητική ενέργεια λόγω της θέσης του και δεν έχει κινητική ενέργεια επειδή είναι στάσιμο.

Αλλά όταν το μάνγκο είναι ώριμο και πέσει, η πιθανή του ενέργεια θα μειωθεί καθώς η θέση του έχει αλλάξει, ενώ η κινητική του ενέργεια αυξάνεται καθώς η ταχύτητά του συνεχίζει να αυξάνεται.

Μπορείτε επίσης να καταλάβετε το ίδιο πράγμα κοιτάζοντας το παράδειγμα της θήκης σε ένα roller coaster.

Επιπλέον, σε αυτή τη συζήτηση, θα επικεντρωθώ στο θέμα της κινητικής ενέργειας.

Διαβάστε επίσης: Θα εξαντληθούν τα ορυκτά καύσιμα στον κόσμο; Προφανώς όχι

Τύποι και τύποι κινητικής ενέργειας

Η κινητική ενέργεια υπάρχει σε διάφορους τύπους ανάλογα με την κίνησή της και ο καθένας έχει τον δικό του τύπο κινητικής ενέργειας.

Τα ακόλουθα είναι τα είδη

Τύπος κινητικής ενέργειας (Μεταγραφική κινητική ενέργεια)

Αυτή είναι η πιο βασική φόρμουλα για κινητική ενέργεια. Η μεταγραφική κινητική ενέργεια ή η λεγόμενη κινητική ενέργεια είναι η κινητική ενέργεια όταν τα αντικείμενα κινούνται σε μεταφραστική.

μι_κ = ½ x m x v2

Πληροφορίες:

m = μάζα άκαμπτου σώματος (kg)

v = ταχύτητα (m / s)

μι_κ= κινητική ενέργεια (Joule)

Τύπος περιστροφικής κινητικής ενέργειας

Στην πραγματικότητα, δεν μετακινούνται όλα τα αντικείμενα σε γραμμική μετάβαση. Υπάρχουν επίσης αντικείμενα που κινούνται σε κυκλική ή περιστροφική κίνηση.

Ο τύπος κινητικής ενέργειας για αυτόν τον τύπο κίνησης ονομάζεται τύπος περιστροφικής κινητικής ενέργειας και οι τιμές του διαφέρουν από τη συνηθισμένη κινητική ενέργεια.

Οι παράμετροι στην περιστροφική κινητική ενέργεια χρησιμοποιούν ροπή αδράνειας και γωνιακή ταχύτητα, οι οποίες είναι γραμμένες στον τύπο:

μι_{r =} ½ x I x ω2

Πληροφορίες:

I = στιγμή αδράνειας

ω = γωνιακή ταχύτητα

Έτσι, για να υπολογίσετε την περιστροφική κινητική ενέργεια, πρέπει πρώτα να γνωρίζετε τη στιγμή της αδράνειας και τη γωνιακή ταχύτητα του αντικειμένου.

Σχετικοί τύποι κινητικής ενέργειας

Η σχετικιστική κινητική ενέργεια είναι κινητική ενέργεια όταν ένα αντικείμενο κινείται πολύ γρήγορα.

Επειδή είναι τόσο γρήγορο, τα αντικείμενα που κινούνται σχετικώς έχουν μια ταχύτητα που πλησιάζει την ταχύτητα του φωτός.

Στην πράξη, είναι σχεδόν αδύνατο για μεγάλα αντικείμενα να φτάσουν σε αυτήν την ταχύτητα. Επομένως, αυτή η πολύ μεγάλη ταχύτητα επιτυγχάνεται γενικά από τα σωματίδια που αποτελούν το άτομο.

Ο τύπος της σχετικιστικής κινητικής ενέργειας διαφέρει από τη συνηθισμένη κινητική ενέργεια, επειδή η κίνησή του δεν είναι πλέον συμβατή με την κλασική νετονική μηχανική. Επομένως, η προσέγγιση πραγματοποιείται με τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν και ο τύπος μπορεί να γραφτεί ως εξής

μι_κ = (γ-1) mc2

Όπου γ είναι η σχετικιστική σταθερά, c είναι η ταχύτητα του φωτός και m είναι η μάζα του αντικειμένου.

Ενεργειακή σχέση με προσπάθεια

Εργασία ή εργασία είναι η ποσότητα ενέργειας που ασκείται από μια δύναμη σε αντικείμενα ή αντικείμενα που παρουσιάζουν μετατόπιση.

Εργασία ή εργασία ορίζεται ως το προϊόν της απόστασης που διανύθηκε από τη δύναμη προς την κατεύθυνση της μετατόπισης.

Εκφράζεται στη φόρμα

W = F.s

Όπου W = Work (Joule), F = Δύναμη (N) και s = Απόσταση (m).

Κοιτάξτε την παρακάτω εικόνα για να κατανοήσετε καλύτερα την έννοια της επιχείρησης.

Η αξία της εργασίας μπορεί να είναι θετική ή αρνητική ανάλογα με την κατεύθυνση της δύναμης στην μετατόπισή της.

Εάν η δύναμη που ασκείται στο αντικείμενο βρίσκεται στην αντίθετη κατεύθυνση με την μετατόπισή του, τότε η εργασία που ασκείται είναι αρνητική.

Εάν η εφαρμοζόμενη δύναμη είναι στην ίδια κατεύθυνση με την μετατόπιση, τότε το αντικείμενο κάνει θετική δουλειά.

Εάν η εφαρμοζόμενη δύναμη σχηματίζει γωνία, τότε η τιμή εργασίας υπολογίζεται μόνο με βάση τη δύναμη προς την κατεύθυνση της κίνησης του αντικειμένου.

Η εργασία σχετίζεται στενά με την κινητική ενέργεια.

Η αξία της εργασίας ισούται με την αλλαγή της κινητικής ενέργειας.

Αυτό δηλώνεται ως:

W = ΔΕ _κ = 1/2 m (ό ₂2 -v ₁2 )

Όπου W = εργασία, = αλλαγή στην κινητική ενέργεια, m = μάζα του αντικειμένου, v₂2 = τελική ταχύτητα και v₁2 = αρχική ταχύτητα.

Παραδείγματα εφαρμογής της έννοιας της ενέργειας στην καθημερινή ζωή

Παραδείγματα εφαρμογής πιθανής ενέργειας, δηλαδή

• Η αρχή λειτουργίας του καταπέλτη

  Στον καταπέλτη, υπάρχει ένα καουτσούκ ή ελατήριο που λειτουργεί ως εκτοξευτής ροκ ή σφαίρα παιχνιδιών. Το καουτσούκ ή το ελατήριο που τραβιέται και συγκρατείται έχει πιθανή ενέργεια. Εάν το ελαστικό ή το ελατήριο απελευθερωθεί, η πιθανή ενέργεια θα μετατραπεί σε κινητική ενέργεια

• Η αρχή λειτουργίας της υδροηλεκτρικής ενέργειας

  Η αρχή που χρησιμοποιείται είναι σχεδόν η ίδια, δηλαδή αυξάνοντας το βαρυτικό δυναμικό του συλλεγέντος νερού.

Παραδείγματα εφαρμογής κινητικής ενέργειας είναι:

• Η κινούμενη καρύδα έπεσε από το δέντρο

  Σε αυτήν την περίπτωση, ο καρπός καρύδας κινείται, που σημαίνει ότι έχει κινητική ενέργεια. Ο αντίκτυπος αυτής της ενέργειας μπορεί επίσης να φανεί όταν φτάνει η καρύδα γδούπος στο χώμα.

• Κλωτσώντας την μπάλα

  Αν σας αρέσει να παίζετε ποδόσφαιρο, τότε πρέπει επίσης να κλωτσάτε την μπάλα.

Το κλοτσιές μιας μπάλας είναι ένα παράδειγμα εφαρμογής της σχέσης μεταξύ κινητικής ενέργειας και εργασίας. Κλωτσάτε την μπάλα με το πόδι σας, που σημαίνει ότι ασχολείστε με την μπάλα. Στη συνέχεια, η μπάλα μετατρέπει αυτήν την προσπάθεια σε κινητική ενέργεια έτσι ώστε η μπάλα να μπορεί να κινηθεί γρήγορα.

Διαβάστε επίσης: Το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας Caci Maki Netizen (PLTCMN) είναι μια πολύ κακή ιδέα

Ένα παράδειγμα προβλήματος κινητικής ενέργειας

Παράδειγμα προβλημάτων κινητικής ενέργειας 1

Ένα αυτοκίνητο με βάρος 500 kg ταξιδεύει με ταχύτητα 25 m / s. Υπολογίστε την κινητική ενέργεια του αυτοκινήτου σε αυτήν την ταχύτητα! Τι θα συμβεί εάν το αυτοκίνητο φρενάρει ξαφνικά;

Είναι γνωστό:

Μάζα αυτοκινήτου (m) = 500 kg

Ταχύτητα αυτοκινήτου (v) = 25 m / s

Ερωτηθείς:

Κινητική ενέργεια και γεγονότα εάν το αυτοκίνητο φρενάρει ξαφνικά

Απάντηση:

Η κινητική ενέργεια ενός αυτοκινήτου σεντάν μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:

Ek = 1/2. m v2

Εκ = 1/2. 500. (25) 2

Ek = 156.250 Joules

Όταν το αυτοκίνητο φρενάρει, το αυτοκίνητο θα σταματήσει. Η κινητική ενέργεια θα μετατραπεί σε θερμική ενέργεια και ηχητική ενέργεια που παράγεται από τριβή μεταξύ των φρένων και των αξόνων και των ελαστικών στο δρόμο.

Παράδειγμα προβλήματος κινητικής ενέργειας 2

Ένα τζιπ έχει κινητική ενέργεια 560.000 Joules. Εάν το αυτοκίνητο έχει μάζα 800 κιλών, τότε η ταχύτητα του τζιπ είναι…

Είναι γνωστό:

Κινητική ενέργεια (Ek) = 560.000 Joule

Μάζα αυτοκινήτου (m) = 800 kg

Ερωτηθείς:

Ταχύτητα αυτοκινήτου (v);

Απάντηση:

Εκ = 1/2. m v2

v = √ 2 x Ek / m

v = √ 2 x 560.000 / 800

v = 37,42 m / s

Έτσι, η ταχύτητα του τζιπ είναι 37,42 m / s

Παράδειγμα Πρόβλημα 3 Κινητική ενέργεια και εργασία

Ένα μπλοκ με μάζα 5 kg γλιστρά πάνω από την επιφάνεια με ταχύτητα 2,5 m / s. Λίγο καιρό αργότερα, το μπλοκ ταξίδευε με ταχύτητα 3,5 m / s. Ποια είναι η συνολική εργασία που έγινε στο μπλοκ κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου;

Είναι γνωστό:

Μάζα αντικειμένου = 5 kg

Η αρχική ταχύτητα (V1) = 2,5 m / s

Η ταχύτητα του τελικού αντικειμένου (V2) = 3,5 m / s

Ερωτηθείς:

Η συνολική εργασία που έγινε στο αντικείμενο;

Απάντηση:

W = ΔΕ_κ

W = 1/2 m (ό₂2-ν₁2)

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

W = 15 Joules

Έτσι, η συνολική εργασία που εφαρμόζεται στο αντικείμενο είναι 15 Joules.

Παράδειγμα πρόβλημα 4 Μηχανική ενέργεια

Ένα μήλο με μάζα 300 γραμμάρια πέφτει από το poho σε υψόμετρο 10 μέτρων. Εάν το μέγεθος της βαρύτητας (g) = 10 m / s2, υπολογίστε τη μηχανική ενέργεια στα μήλα!

Είναι γνωστό:

- μάζα αντικειμένου: 300 γραμμάρια (0,3 κιλά)

- βαρύτητα g = 10 m / s2

- ύψος h = 10 m

Ερωτηθείς:

Μηχανική ενέργεια (Em) μήλα;

Απάντηση:

Εάν το αντικείμενο πέσει και η ταχύτητα είναι άγνωστη, τότε η κινητική ενέργεια (Ek) θεωρείται μηδέν (Ek = 0)

Em = Επ + Εκ

Em = Επ + 0

Em = Επ

Em = m.g.h

Em = 0,3 κιλά. 10 .10

Em = 30 joules

συμπέρασμα

Η μηχανική ενέργεια που κατέχει το πεσμένο μήλο είναι 30 joules.

Παράδειγμα Πρόβλημα 5 Μηχανική Ενέργεια

Ένα βιβλίο βάρους 1 κιλού έπεσε από το κτίριο. Όταν πέφτει στο έδαφος, η ταχύτητα του βιβλίου είναι 20 m / s. Ποιο είναι το ύψος του κτιρίου όπου το βιβλίο έπεσε εάν η τιμή του g = 10 m / s2;

Είναι γνωστό

- μάζα m = 1 kg

- ταχύτητα v = 20 m / s

- βαρύτητα g = 10 m / s2

Ερωτηθείς

Ύψος κτιρίου (h)

Απάντηση

Em1 = ​​Em2

Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

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

Ep = μέγιστο

Ek1 = 0 (επειδή το βιβλίο δεν έχει μετακινηθεί ακόμα

Ep2 = 0 (επειδή το βιβλίο βρίσκεται ήδη στο έδαφος και δεν έχει ύψος)

Ek2 = μέγιστο

m1.g.h1 + 0 = 0 + 1/2 m1.v₂2

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

10 x h = 200

h = 200/10

h = 20 μέτρα.

συμπέρασμα

Έτσι, το ύψος του κτιρίου όπου έπεσε το βιβλίο είναι 20 μέτρα ύψος.

Παράδειγμα πρόβλημα 6 Βρείτε την ταχύτητα εάν είναι γνωστή η κινητική ενέργεια

Ποια είναι η ταχύτητα ενός αντικειμένου με μάζα 30 kg με κινητική ενέργεια 500 J;

ΕΚ = 1/2 x mv2

500 = 1/2 x 30 x v2

500 = 1/2 x 30 x v2

v2=33,3

β = 5,77 m / s

Παράδειγμα πρόβλημα 7 Βρείτε μάζα εάν είναι γνωστή η κινητική ενέργεια

Ποια είναι η μάζα ενός αντικειμένου με κινητική ενέργεια 100 J και ταχύτητα 5 m / s;

EK = 0,5 x mv2

100 J = 0,5 x m x 52

m = 8 κιλό

Έτσι, η συζήτηση για τον τύπο κινητικής ενέργειας αυτή τη φορά. Ας ελπίσουμε ότι αυτή η συζήτηση είναι χρήσιμη και μπορείτε να την καταλάβετε.

Μπορείτε επίσης να διαβάσετε διάφορες περιλήψεις άλλων σχολικών υλικών στο Saintif.

Αναφορά

• Τι είναι η κινητική ενέργεια - Khan Academy
• Κινητική ενέργεια - τάξη φυσικής
• Κινητική, Δυνητική, Μηχανική Ενέργεια | Τύποι, εξηγήσεις, παραδείγματα, ερωτήσεις - TheGorbalsla.com
• Προσπάθεια και Ενέργεια - Στούντιο μελέτης