Kinetic energy: kahulugan, mga uri at kaugnayan sa trabaho

Tiyak na nag-aral ka sa instituto lakas na gumagalaw sa asignaturang pisika. Kung hindi, malamang narinig mo na ito sa ilang siyentipikong pag-aaral o sa media. At ito ay isang mahalagang enerhiya para sa pag-aaral ng paggalaw ng mga bagay. Gayunpaman, maraming tao ang hindi pa rin malinaw tungkol sa kung ano talaga ang kinetic energy, kung paano ito gumagana, at kung paano ito sinusukat.

Sa artikulong ito kami ay mag-aalok ng isang kumpletong gabay tungkol sa kinetic energy, pag-aaral sa kahulugan nito, gamit, uri at kung paano ito kinakalkula. Bilang karagdagan, magbibigay kami ng mga kapaki-pakinabang na halimbawa at susuriin ang mga konsepto na nauugnay sa iba pang mga uri ng enerhiya, upang lubos mong maunawaan ang kahalagahan ng kinetic energy sa pisika at pang-araw-araw na buhay.

Gusto mo bang malaman ang lahat tungkol sa kinetic energy? Kailangan mo lang ipagpatuloy ang pagbabasa para malaman mo 

Ano ang kahulugan ng lakas na kinetiko?

Kapag pinag-uusapan ang tungkol sa kinetic energy, iniisip ng ilang tao na ito ay tumutukoy sa ilang uri ng enerhiya na ginagamit upang makabuo ng kuryente o isang katulad na mapagkukunan. Gayunpaman, ang kinetic energy ay ang enerhiya na mayroon ang isang bagay dahil sa paggalaw nito. Sa simpleng paraan, masasabi nating ang anumang bagay na gumagalaw ay may kinetic energy.

Para magsimulang gumalaw ang isang bagay na nakapahinga, kailangan itong lagyan ng puwersa. Habang inilalapat ang puwersang iyon, nalalampasan ng bagay ang mga puwersa ng paglaban (tulad ng friction sa lupa o hangin) at nagsisimulang gumalaw. Sa prosesong ito, ang enerhiya na nauugnay sa gumagalaw na bagay ay tinatawag nating kinetic energy.

Samakatuwid, Ang kinetic energy ay nakasalalay sa dalawang pangunahing salik: ang masa ng bagay at ang bilis nito. Kung mas malaki ang masa at bilis, mas maraming kinetic energy ang magkakaroon ng bagay. Ang pagtaas ng bilis ay nagdudulot ng makabuluhang pagtaas sa enerhiya, dahil ang enerhiya ay nakadepende sa bilis ng quadratically.

Ang enerhiya na ito ay maaaring ilipat mula sa isang bagay patungo sa isa pa. Halimbawa, sa kaso ng isang banggaan, ang ilan sa kinetic energy ng nakamamanghang bagay ay inililipat sa naapektuhang bagay.

Relasyon sa pagitan ng kinetic energy at trabaho

Ang kinetic energy ay malapit na nauugnay sa konsepto ng trabaho sa pisika. Siya magtrabaho na ginawa sa isang bagay upang baguhin ang bilis nito ay kung ano ang nagbibigay ng kinetic energy nito. Ang gawaing ito ay tinukoy bilang ang produkto ng puwersa na inilapat sa bagay at ang distansya na ito ay naglalakbay dahil sa puwersang iyon.

Ang equation ng trabaho ay:

W = F · d · cos(θ)

Dito, W tapos na ba ang gawain, F ay ang magnitude ng inilapat na puwersa, d ay ang distansyang nilakbay, at θ ay ang anggulo sa pagitan ng puwersa at displacement.

Maaari nating isipin ang kinetic energy bilang ang gawaing kinakailangan upang dalhin ang isang bagay mula sa pahinga hanggang sa kasalukuyang bilis nito.

Mga uri ng enerhiya na kinetic

Mayroong dalawang pangunahing uri ng kinetic energy, depende sa uri ng paggalaw na inilalarawan ng bagay:

• Enerhiya ng gumagalaw sa pagsasalin: Nangyayari kapag gumagalaw ang isang bagay sa isang tuwid na landas. Halimbawa, kapag ang isang kotse ay naglalakbay sa isang tuwid na kalsada, mayroon itong translational kinetic energy.
• Paikot na lakas na gumagalaw: Lumilitaw kapag ang isang bagay ay umiikot sa sarili nitong axis. Ang pinakamalinaw na halimbawa ay ang umiikot na gulong, o ang mga blades ng isang fan na gumagalaw.

Bilang karagdagan sa mga uri na ito, ang kinetic energy ay maaari ding magpakita sa iba pang mga antas. Halimbawa, sa antas ng mikroskopiko, ang paggalaw ng mga atomo sa isang solid ay bumubuo ng a thermal kinetic energy, na responsable para sa init. Lumilikha din ang mga electron na gumagalaw sa isang circuit elektrikal na kinetic energy.

Paano kinakalkula ang lakas na gumagalaw?

Ang pagkalkula ng kinetic energy ng isang bagay ay medyo simple kung alam mo ang masa at bilis nito. Ang pangkalahatang formula ng Ang lakas ng kinetiko ay ibinigay ng:

Upang mas maunawaan ang equation na ito, kapaki-pakinabang na ipaliwanag ang mga termino:

• E_c: Kinakatawan ang kinetic energy, sinusukat sa joules (J).
• m: Ito ang masa ng bagay, na sinusukat sa kilo (kg).
• v: Naaayon sa bilis ng bagay, na sinusukat sa metro bawat segundo (m/s).

Tulad ng nakikita mo, ang kinetic energy ay proporsyonal sa masa, ngunit nakasalalay sa parisukat ng bilis, na nangangahulugan na ang pagdodoble sa bilis ng isang bagay ay nagpapalawak ng kinetic energy nito.

Higit pa rito, ang kinetic energy ng isang bagay ay maaaring palaging positibo o hindi bababa sa katumbas ng zero kung ang bagay ay nakapahinga.

Acceleration at friction sa kinetic energy

kinetic energy Hindi ito kumikilos nang mag-isa sa sansinukob. Madalas itong naiimpluwensyahan ng iba pang pwersa, pangunahin ang puwersa ng alitan at acceleration.

Kapag naglapat tayo ng puwersa sa isang bagay, nagsisimula itong bumilis. Habang tumataas ang iyong bilis, tataas din ang iyong kinetic energy. Gayunpaman, kung hihinto tayo sa paglalapat ng puwersa, ang iba pang mga kadahilanan, tulad ng air friction o pakikipag-ugnay sa lupa, ay magsisimulang magpabagal sa bagay. Binabawasan ng prosesong ito ang kinetic energy nito hanggang sa tuluyang huminto ang bagay.

Para sa kadahilanang ito, ang kaalaman sa mga puwersa ng friction ay mahalaga upang maunawaan ang pag-uugali ng isang gumagalaw na bagay. Halimbawa, kapag nagmamaneho ng kotse, ang kinetic energy ng mga gulong ay patuloy na nakikipag-ugnayan sa lupa, na tumutukoy sa dami ng kapangyarihan na kailangan upang panatilihing gumagalaw ang kotse.

Formula para sa kinetic energy: application sa classical at relativistic mechanics

Sa klasikal na mekanika, ang mga bilis na kasangkot ay mas mababa sa bilis ng liwanag. Sa kasong ito, ang formula E_c = ½ mv² Ito ay ganap na wasto para sa pagkalkula ng kinetic energy ng isang bagay.

Gayunpaman, sa relativistikong mekanika, kinakailangang isaalang-alang ang mga epekto ng Ang teorya ng espesyal na relativity ni Einstein, kapag gumagalaw ang mga bagay sa bilis na malapit sa liwanag. Sa sitwasyong ito, ang klasikal na anyo ng formula ay hindi eksakto, at isang mas kumplikadong bersyon na nagmula sa sikat na equation ni Einstein ang ginagamit. E=m².

Mga halimbawa ng lakas na gumagalaw

• Isang inihagis na bola: Kapag naghagis ka ng bola, binibigyan mo ito ng kinetic energy. Ang dami ng enerhiya ay depende sa bilis ng bola at sa masa nito.
• Isang gumagalaw na kotse: Ang isang kotse sa sirkulasyon ay may kinetic energy, na magdedepende sa masa at bilis nito. Kapag nagpepreno, ang kinetic energy ay nawawala, pangunahin sa pamamagitan ng friction ng mga preno at gulong sa lupa.
• Mga roller coaster: Kapag nakasakay sa roller coaster, ang mga kotse ay nag-iimbak ng potensyal na enerhiya, na na-convert sa kinetic energy habang ang sasakyan ay gumagalaw pababa sa mga dalisdis.
• mga bumabagsak na bato: Ang isang bagay na bumabagsak mula sa isang tiyak na taas ay nakakakuha ng kinetic energy habang ito ay bumibilis. Ang ganitong uri ng pinagsama-samang paggalaw ay ginagamit sa maraming pisikal na eksperimento at mga halimbawa sa totoong mundo.

Ang kinetic energy ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa hindi mabilang na pang-araw-araw na sitwasyon at ito ay mahalaga sa pag-unawa kung paano nakikipag-ugnayan ang mga gumagalaw na bagay sa ating mundo. Mula sa pinakasimpleng paggalaw ng bola hanggang sa pag-aaral ng mga electron sa quantum physics, lahat ay konektado ng mga batas na namamahala sa ganitong uri ng enerhiya.