L'énergie cinétique est l'énergie du mouvement; tout objet en mouvement a de l'énergie cinétique. C'est l'un des deux grands seaux qui décrivent l'énergie mécanique; l'autre est l'énergie potentielle, qui est une forme d'énergie qui est stockée.
Quelque chose peut avoir à la fois de l'énergie potentielle et cinétique, et ces formes d'énergie peuvent se transformer tant que l'énergie totale ne change jamais. C'est à cause de laloi de conservation de l'énergie, qui stipule que l'énergie totale dans un système fermé reste constante.
Considérez des montagnes russes descendant une colline. Au fond, sa vitesse est la plus grande – tout comme son énergie cinétique. À mi-chemin de son point le plus élevé, il a des quantités presque égales d'énergie potentielle gravitationnelle et l'énergie cinétique, puis au sommet, quand il peut à peine bouger du tout, la majeure partie de son énergie est potentielle énergie. Et pourtant, à tous les points de son chemin, l'énergie totale reste la même.
Équation de l'énergie cinétique
Energie cinétique mécanique d'un objet de massemse déplaçant avec la vitessevest donnée par la formule :
KE_{mech}=\frac{1}{2}mv^2
L'unité SI pourKEest le Joule (J) où 1 J = 1 Nm. Plus la masse est lourde et plus elle se déplace rapidement, plus elle possède d'énergie cinétique, mais cela dépend linéairement de la masse en s'échelonnant avec le carré de la vitesse.
Types d'énergie cinétique
Énergie cinétique mécaniqueest associé au mouvement mécanique d'un objet. Il peut avoir une énergie cinétique de translation (linéaire) et/ou une énergie cinétique de rotation (rotation). Par exemple, une balle roulant sur le sol a à la fois une énergie cinétique de translation et de rotation.
Énergie cinétique rayonnanteest l'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique. Vous êtes peut-être plus familier avec la lumière visible, mais cette énergie se présente sous des formes que nous ne pouvons pas voir aussi bien, telles que les ondes radio, les micro-ondes, les infrarouges, les ultraviolets, les rayons X et les rayons gamma. C'est l'énergie transportée par les photons - des particules de lumière.
On dit que les photons présentent une dualité particule/onde, ce qui signifie qu'ils agissent à la fois comme une onde et une particule. Ils diffèrent des ondes régulières d'une manière très critique: ils ne nécessitent pas de support pour voyager. Pour cette raison, ils peuvent voyager dans le vide de l'espace.
Énergie cinétique thermique, également appelée énergie thermique, est le résultat de la vibration des molécules d'une substance. Plus les molécules vibrent vite, plus l'énergie thermique est importante et plus l'objet est chaud. Plus les vibrations sont lentes, plus l'objet est froid. A la limite où tout mouvement s'arrête, la température de l'objet est de 0 absolu sur l'échelle Kelvin. La température est une mesure de l'énergie cinétique de translation moyenne par molécule.
D'autres formes d'énergie sont souvent transformées en énergie thermique à la suite de forces de friction ou de dissipation. Pensez à vous frotter les mains pour les réchauffer – vous convertissez l'énergie cinétique mécanique en énergie thermique !
Avecsonnereténergie cinétique des vagues, une perturbation traverse un milieu. Tout point de ce milieu oscillera sur place au fur et à mesure que l'onde passe à travers - soit aligné avec la direction du mouvement (unonde longitudinale) ou perpendiculairement à celui-ci (unonde transversale), comme on le voit avec une vague sur une ficelle.
Pendant que les points du milieu oscillent sur place, la perturbation elle-même se déplace d'un endroit à un autre. C'est une forme d'énergie cinétique car elle est le résultat du mouvement d'un matériau physique.
Une onde sonore est une onde longitudinale. C'est-à-dire qu'il résulte de compressions et de raréfactions dans l'air (le plus souvent) ou un autre matériau. UNEcompressionest une région dans laquelle le milieu est comprimé et plus dense, et unraréfactionest une région moins dense.
Énergie cinétique électriqueest l'énergie cinétique associée à une charge en mouvement. C'est la même énergie cinétique mécanique 1/2mv2; cependant, une charge en mouvement génère également un champ magnétique. Ce champ magnétique, tout comme un champ gravitationnel ou électrique, a la capacité de transmettre de l'énergie potentielle à tout ce qui peut le « ressentir », comme un aimant ou une autre charge en mouvement.
Lorsqu'une charge en mouvement se fraie un chemin à travers un circuit, les éléments du circuit permettent la l'énergie à convertir en énergie lumineuse, ou d'autres formes car le circuit est utilisé pour alimenter divers appareils électroniques dispositifs.