Nella materia di fisica dell'istituto il Energia cinetica. È considerata una delle specie più importanti per il movimento degli oggetti. Tuttavia, è difficile da capire se non si hanno conoscenze di base di fisica.
Pertanto, dedicheremo questo articolo per dirti tutto ciò che devi sapere sull'energia cinetica e quali sono le sue caratteristiche principali.
Cos'è l'energia cinetica?
Quando si parla di questo tipo di energia, la gente pensa che sia energia che si ottiene per generare elettricità o qualcosa di simile. L'energia cinetica è l'energia che un oggetto possiede a causa del suo movimento. Quando vogliamo accelerare un oggetto, dobbiamo applicare una certa forza per vincere l'attrito del suolo o dell'aria. Per questo, dobbiamo fare un lavoro. Pertanto, stiamo trasferendo energia all'oggetto e può muoversi a una velocità costante.
È questa energia trasferita chiamata energia cinetica. Se l'energia applicata all'oggetto aumenta, l'oggetto accelererà. Tuttavia, se smettiamo di applicargli energia, la sua energia cinetica diminuirà con l'attrito fino a quando non si fermerà. L'energia cinetica dipende dalla massa e dalla velocità dell'oggetto.
I corpi con meno massa hanno bisogno di meno lavoro per iniziare a muoversi. Più vai veloce, più energia cinetica ha il tuo corpo. Questa energia può essere trasferita a diversi oggetti e tra loro trasformarsi in un altro tipo di energia. Ad esempio, se una persona sta correndo e si scontra con un'altra che era a riposo, parte dell'energia cinetica che era nel corridore verrà trasmessa all'altra persona. L'energia che deve essere applicata per l'esistenza di un movimento deve essere sempre maggiore della forza di attrito con il suolo o un altro fluido come l'acqua o l'aria.
Calcolo dell'energia cinetica
Se vogliamo calcolare il valore di questa energia, dobbiamo seguire il ragionamento sopra descritto. Innanzitutto, iniziamo trovando il lavoro finito. Ci vuole lavoro per trasferire energia cinetica all'oggetto. Inoltre, considerando la massa dell'oggetto spinto a distanza, il lavoro deve essere moltiplicato per una forza. La forza deve essere parallela alla superficie su cui si trova, altrimenti l'oggetto non si muoverà.
Immagina di voler spostare una scatola, ma la spingi a terra. La scatola non sarà in grado di superare la resistenza del terreno e non si muoverà. Affinché si muova, dobbiamo applicare lavoro e forza in una direzione parallela alla superficie. Chiameremo il lavoro W, la forza F, la massa dell'oggetto m e la distanza d. Il lavoro è uguale alla forza per la distanza. Cioè, il lavoro che viene svolto è uguale alla forza applicata all'oggetto con la distanza percorsa grazie a quella forza applicata. La definizione di forza è data dalla massa e dall'accelerazione dell'oggetto. Se l'oggetto si muove a velocità costante, significa che la forza applicata e la forza di attrito hanno lo stesso valore. Pertanto, sono forze che vengono mantenute in equilibrio.
Forze coinvolte
Una volta che la forza applicata all'oggetto diminuisce, inizierà a decelerare fino all'arresto. Un esempio molto semplice è un'auto. Quando guidiamo su strade, asfalto, sterrato, ecc. La strada ci offre resistenza. Questa resistenza è chiamata attrito tra la ruota e la superficie. Per aumentare la velocità di un'auto, dobbiamo bruciare carburante per generare energia cinetica. Con questa energia, puoi superare l'attrito e iniziare a muoverti.
Tuttavia, se ci muoviamo con l'auto e smettiamo di accelerare, smetteremo di applicare la forza. In assenza di forza sull'auto, la forza di attrito non inizierà a frenare finché l'auto non si fermerà. Pertanto, è importante avere una buona comprensione della forza del sistema di intervento per capire la direzione che prenderà l'oggetto.
Formula di energia cinetica
Per calcolare l'energia cinetica c'è un'equazione che nasce dal ragionamento utilizzato in precedenza. Se conosciamo la velocità iniziale e finale dell'oggetto dopo una distanza percorsa, possiamo sostituire l'accelerazione nella formula.
Pertanto, quando viene eseguita una quantità netta di lavoro su un oggetto, la quantità che chiamiamo energia cinetica k cambia.
Per i fisici, la comprensione dell'energia cinetica di un oggetto è essenziale per studiarne la dinamica. Ci sono alcuni corpi celesti nello spazio che hanno energia cinetica guidata dal Big Bang e sono ancora in movimento fino ad oggi. In tutto il sistema solare ci sono molti oggetti interessanti da studiare ed è necessario comprenderne l'energia cinetica per prevederne le traiettorie.
Quando osserviamo l'equazione dell'energia cinetica, possiamo vedere che dipende dal quadrato della velocità dell'oggetto. Ciò significa che quando la velocità viene raddoppiata, la sua dinamica aumenta di quattro volte. Se un'auto viaggia a 100 km/h, la sua energia è quattro volte quella di un'auto che viaggia a 50 km/h. Pertanto, il danno che può essere causato in un incidente è quattro volte maggiore di quello di un incidente.
Questa energia non può essere un valore negativo. Deve essere sempre zero o positivo. A differenza di essa, la velocità può avere un valore positivo o negativo a seconda del riferimento. Ma quando usi la velocità al quadrato, ottieni sempre un valore positivo.
Esempio pratico
Supponiamo di essere in una classe di astronomia e di voler mettere una palla di carta nel cestino. Dopo aver calcolato la distanza, la forza e la traiettoria, dovremo applicare una certa quantità di energia cinetica alla palla per spostarla dalla nostra mano al cestino. In altre parole, dobbiamo attivarlo. Quando la palla di carta lascia la nostra mano, inizierà ad accelerare e il suo coefficiente di energia cambierà da zero (mentre siamo ancora nella mano) a X, a seconda di quanto velocemente raggiunge.
In un campo pompato, la palla raggiunge il suo più alto coefficiente di energia cinetica nel momento in cui raggiunge il punto più alto. Da lì, quando inizi a scendere nel bidone della spazzatura, la tua energia cinetica inizierà a diminuire poiché viene tirata via dalla gravità e convertita in energia potenziale. Quando raggiunge il fondo del bidone della spazzatura o il suolo e si ferma, il coefficiente di energia cinetica della palla di carta tornerà a zero.
Spero che con queste informazioni possiate imparare di più su cos'è l'energia cinetica e quali sono le sue caratteristiche.