Kineettinen energia on liikkeen energia; kaikilla liikkuvilla esineillä on kineettistä energiaa. Se on yksi kahdesta suuresta kauhasta, jotka kuvaavat mekaanista energiaa; toinen on potentiaalinen energia, joka on varastoituneen energian muoto.
Jotain voi olla sekä potentiaalista että kineettistä energiaa, ja nämä energiamuodot voivat muuttua edestakaisin niin kauan kuin kokonaisenergia ei koskaan muutu. Tämä johtuuenergiansäästölaki, jonka mukaan sulautuneen järjestelmän kokonaisenergia pysyy vakiona.
Harkitse vuoristoradaa, joka menee alas mäkeä. Pohjassa sen nopeus on suurin - samoin kuin sen kineettinen energia. Puolivälissä takaisin korkeimpaan pisteeseen, sillä on melkein yhtä paljon painovoimapotentiaalia ja kineettinen energia, ja sitten huipulla, kun se saattaa olla tuskin liikkuva ollenkaan, suurin osa sen energiasta on potentiaalista energiaa. Ja silti polun kaikissa vaiheissa kokonaisenergia pysyy samana.
Kineettisen energian yhtälö
Massaobjektin mekaaninen kineettinen energiamliikkuu nopeudellavsaadaan kaavalla:
KE_ {mech} = \ frac {1} {2} mv ^ 2
SI-yksikköKEon Joule (J), jossa 1 J = 1 Nm. Mitä raskaampi massa ja mitä nopeammin se liikkuu, sitä enemmän kineettistä energiaa sillä on, mutta se riippuu lineaarisesti massasta samalla kun skaalataan nopeuden neliön kanssa.
Kineettisen energian tyypit
Mekaaninen kineettinen energialiittyy kohteen mekaaniseen liikkeeseen. Sillä voi olla translatiivista (lineaarista) kineettistä energiaa ja / tai pyörivää (pyörivää) kineettistä energiaa. Esimerkiksi lattian yli liikkuvalla pallolla on sekä siirtymä- että pyörimisliike.
Säteilevä kineettinen energiaon energia sähkömagneettisen säteilyn muodossa. Saatat olla perehtynyt näkyvään valoon, mutta tämä energia tulee tyyppeihin, joita emme myöskään näe, kuten radioaallot, mikroaallot, infrapuna-, ultravioletti-, röntgensäteet ja gammasäteet. Se on fotonien kuljettamaa energiaa - valohiukkasia.
Fotonien sanotaan osoittavan hiukkasia / aaltoja kaksinaisuudessa, mikä tarkoittaa, että ne toimivat sekä aallon että partikkelin tavoin. Ne eroavat tavallisista aalloista erittäin kriittisellä tavalla: ne eivät vaadi väliainetta, jonka läpi matkustaa. Tämän vuoksi he voivat matkustaa avaruuden tyhjiön läpi.
Lämpökineettinen energia, joka tunnetaan myös nimellä lämpöenergia, on seurausta molekyylien värähtelystä aineessa. Mitä nopeammin molekyylit värisevät, sitä suurempi lämpöenergia on ja kuumempi esine. Hitaampi tärinä, kylmempi esine. Rajalla, jossa kaikki liike pysähtyy, kohteen lämpötila on absoluuttinen 0 Kelvin-asteikolla. Lämpötila on keskimääräisen translaation kineettisen energian mitta molekyyliä kohti.
Muut energiamuodot muuttuvat usein lämpöenergiaksi kitka- tai haihtumisvoimien seurauksena. Ajattele hieromalla kätesi yhteen lämmittämään niitä - muunnat mekaanisen kineettisen energian lämpöenergiaksi!
Kanssaäänijaaaltokineettinen energia, häiriö kulkee väliaineen läpi. Mikä tahansa piste tuossa väliaineessa heilahtaa paikalleen aallon kulkiessa - joko linjassa liikkeen suunnan kanssa (apitkittäinen aalto) tai kohtisuorassa sitä (apoikittainen aalto), kuten näkyy aallolla merkkijonossa.
Vaikka väliaineen pisteet heilahtavat paikoillaan, itse häiriö kulkee paikasta toiseen. Tämä on eräänlainen kineettinen energia, koska se on seurausta fyysisen materiaalin liikkumisesta.
Ääniaalto on pitkittäisaalto. Toisin sanoen se johtuu puristuksista ja harvinaisista vaikutuksista ilmassa (yleisimmin) tai muussa materiaalissa. Apuristuson alue, jolla väliaine on pakattu ja tiheämpi, ja aharvinaisuuson alue, joka on vähemmän tiheä.
Sähköinen kineettinen energiaon liikkuvaan lataukseen liittyvä kineettinen energia. Se on sama mekaaninen kineettinen energia 1 / 2mv2; liikkuva varaus kuitenkin synnyttää magneettikentän. Tällä magneettikentällä, aivan kuten gravitaatio- tai sähkökentällä, on kyky antaa potentiaalista energiaa kaikelle, mikä voi "tuntea" sen - kuten magneetille tai muulle liikkuvalle lataukselle.
Kun liikkuva varaus kulkee piirin läpi, piirin elementit mahdollistavat siihen liittyvän energia muunnettavaksi valoenergiaksi tai muussa muodossa, kun piiriä käytetään erilaisten elektroniikkatehojen virtaan laitteet.