Bij het vak natuurkunde van het instituut Kinetische energie. Het wordt beschouwd als een van de belangrijkste soorten voor de beweging van objecten. Het is echter moeilijk te begrijpen als je geen basiskennis van natuurkunde hebt.
Daarom gaan we dit artikel wijden om je alles te vertellen wat je moet weten over kinetische energie en wat de belangrijkste kenmerken ervan zijn.
Wat is kinetische energie?
Als mensen het over dit soort energie hebben, denken ze aan energie die wordt verkregen om elektriciteit of iets dergelijks op te wekken. Kinetische energie is de energie die een object heeft door zijn beweging. Wanneer we een object willen versnellen, moeten we toepassen een bepaalde kracht om de wrijving van de grond of de lucht te overwinnen;. Hiervoor moeten we een klus klaren. Daarom brengen we energie over naar het object en het kan met een constante snelheid bewegen.
Het is deze overgedragen energie die kinetische energie wordt genoemd. Als de energie die op het object wordt toegepast toeneemt, zal het object versnellen. Als we er echter geen energie meer aan geven, zal de kinetische energie ervan afnemen met wrijving totdat het stopt. Kinetische energie is afhankelijk van de massa en snelheid van het object.
Lichamen met minder massa hebben minder werk nodig om in beweging te komen. Naarmate er meer snelheid wordt bereikt, heeft het lichaam meer kinetische energie. Deze energie kan worden overgedragen naar verschillende objecten en daartussen om te transformeren in een ander type energie. Als een persoon bijvoorbeeld aan het rennen is en botst met een ander die in rust was, zal een deel van de kinetische energie die in de loper zat, worden doorgegeven aan de andere persoon. De energie die moet worden toegepast om een beweging te laten bestaan, moet altijd groter zijn dan de wrijvingskracht met de grond of een andere vloeistof zoals water of lucht.
Berekening van kinetische energie
Als we de waarde van deze energie willen berekenen, moeten we de hierboven beschreven redenering volgen. Eerst beginnen we met het vinden van de voltooide klus. Het kost moeite om kinetische energie naar het object over te brengen. Gezien de massa van het object dat over een afstand wordt geduwd, moet het werk ook worden vermenigvuldigd met een kracht. De kracht moet evenwijdig zijn aan het oppervlak waarop het zich bevindt, anders zal het object niet bewegen.
Stel je voor dat je een doos wilt verplaatsen, maar je duwt hem op de grond. De doos zal de weerstand van de grond niet kunnen overwinnen en zal niet bewegen. Om het te laten bewegen, moeten we werk en kracht uitoefenen in een richting evenwijdig aan het oppervlak. We noemen het werk W, de kracht F, de massa van het object m en de afstand d. Werk is gelijk aan kracht maal afstand. Dat wil zeggen, het werk dat wordt gedaan is gelijk aan de kracht die wordt uitgeoefend op het object met de afstand die het aflegt dankzij die uitgeoefende kracht. De definitie van kracht wordt gegeven door de massa en de versnelling van het object. Als het object met een constante snelheid beweegt, betekent dit dat de uitgeoefende kracht en de wrijvingskracht dezelfde waarde hebben. Daarom zijn het krachten die in evenwicht worden gehouden.
betrokken krachten
Zodra de kracht die op het object wordt uitgeoefend afneemt, begint het te vertragen totdat het stopt. Een heel eenvoudig voorbeeld is een auto. Wanneer we op wegen rijden, asfalt, vuil, enz. De weg biedt ons weerstand. Deze weerstand wordt wrijving tussen het wiel en het oppervlak genoemd. Om de snelheid van een auto te verhogen, moeten we brandstof verbranden om kinetische energie op te wekken. Met deze energie, je kunt wrijving overwinnen en beginnen te bewegen.
Als we echter met de auto meebewegen en niet meer accelereren, stoppen we met het uitoefenen van kracht. Als er geen kracht op de auto wordt uitgeoefend, zal de wrijvingskracht pas beginnen te remmen als de auto tot stilstand komt. Daarom is het belangrijk om de kracht van het interventiesysteem goed te begrijpen om de richting van het object te begrijpen.
Kinetische energieformule
Om de kinetische energie te berekenen is er een vergelijking die voortkomt uit de eerder gebruikte redenering. Als we de begin- en eindsnelheid van het object weten na een afgelegde afstand, kunnen we de versnelling in de formule vervangen.
Daarom, wanneer een netto hoeveelheid werk aan een object wordt gedaan, verandert de hoeveelheid die we kinetische energie k noemen.
Voor natuurkundigen is het begrijpen van de kinetische energie van een object essentieel om de dynamiek ervan te bestuderen. Er zijn enkele hemellichamen in de ruimte die kinetische energie aangedreven door de oerknal en zijn tot op de dag van vandaag nog steeds in beweging. Door het hele zonnestelsel zijn er veel interessante objecten om te bestuderen, en het is noodzakelijk om hun kinetische energie te begrijpen om hun banen te voorspellen.
Als we naar de kinetische energievergelijking kijken, kunnen we zien dat deze afhangt van het kwadraat van de snelheid van het object. Dit betekent dat wanneer de snelheid wordt verdubbeld, de dynamiek vier keer toeneemt. Als een auto 100 km/u rijdt, is zijn energie vier keer zo hoog als die van een auto die 50 km/u rijdt. De schade die bij een ongeval kan ontstaan is dus vier keer zo groot als bij een ongeval.
Deze energie kan geen negatieve waarde zijn. Het moet altijd nul of positief zijn. In tegenstelling hiermee kan de snelheid een positieve of negatieve waarde hebben, afhankelijk van de referentie. Maar als je de snelheid in het kwadraat gebruikt, krijg je altijd een positieve waarde.
Praktisch voorbeeld
Stel we zitten in een sterrenkundeklas en we willen een bal papier in de prullenbak gooien. Na het berekenen van de afstand, kracht en baan, zullen we een bepaalde hoeveelheid kinetische energie op de bal moeten toepassen om hem van onze hand naar de prullenbak te verplaatsen. Met andere woorden, we moeten het activeren. Wanneer de bal papier onze hand verlaat, begint deze te versnellen en verandert de energiecoëfficiënt van nul (terwijl we nog in de hand zijn) in X, afhankelijk van hoe snel hij reikt.
In een gepompte toonhoogte zal de bal zijn hoogste kinetische energiecoëfficiënt bereiken op het moment dat hij het hoogste punt bereikt. Vanaf daar, als je begint af te dalen in de vuilnisbak, zal je kinetische energie beginnen af te nemen omdat het door de zwaartekracht wordt weggetrokken en omgezet in potentiële energie. Wanneer het de bodem van de vuilnisbak of de grond bereikt en stopt, keert de kinetische energiecoëfficiënt van de papieren bal terug naar nul.
Ik hoop dat je met deze informatie meer te weten kunt komen over wat kinetische energie is en wat de kenmerken ervan zijn.