L'energia cinetica è l'energia del movimento; qualsiasi oggetto in movimento ha energia cinetica. È uno dei due grandi secchi che descrivono l'energia meccanica; l'altro è l'energia potenziale, che è una forma di energia che viene immagazzinata.
Qualcosa può avere sia energia potenziale che cinetica, e queste forme di energia possono trasformarsi avanti e indietro finché l'energia totale non cambia mai. Questo è a causa dellegge di conservazione dell'energia, che afferma che l'energia totale in un sistema chiuso rimane costante.
Considera le montagne russe che scendono da una collina. In fondo, la sua velocità è la massima, così come la sua energia cinetica. A metà del suo punto più alto, ha quantità quasi uguali di energia potenziale gravitazionale e energia cinetica, e poi in alto, quando potrebbe muoversi a malapena, la maggior parte della sua energia è potenziale energia. Eppure, in tutti i punti del suo percorso, l'energia totale rimane la stessa.
Equazione dell'energia cinetica
Energia cinetica meccanica di un oggetto di massammuoversi con velocitàvè dato dalla formula:
KE_{mech}=\frac{1}{2}mv^2
L'unità SI perKEè il Joule (J) dove 1 J = 1 Nm. Più pesante è la massa e più veloce si muove, più energia cinetica ha, ma dipende linearmente dalla massa mentre si ridimensiona con il quadrato della velocità.
Tipi di energia cinetica
Energia cinetica meccanicaè associato al movimento meccanico di un oggetto. Può avere energia cinetica traslazionale (lineare) e/o energia cinetica rotazionale (di rotazione). Ad esempio, una palla che rotola sul pavimento ha energia cinetica sia di traslazione che di rotazione.
Energia cinetica radianteè energia sotto forma di radiazione elettromagnetica. Potresti avere più familiarità con la luce visibile, ma questa energia arriva in tipi che non possiamo vedere anche noi, come onde radio, microonde, infrarossi, ultravioletti, raggi X e raggi gamma. È energia trasportata da fotoni, particelle di luce.
Si dice che i fotoni esibiscano la dualità particella/onda, nel senso che agiscono sia come un'onda che come una particella. Differiscono dalle onde regolari in un modo molto critico: non richiedono un mezzo attraverso il quale viaggiare. Per questo motivo, possono viaggiare attraverso il vuoto dello spazio.
Energia cinetica termica, noto anche come energia termica, è il risultato delle molecole in una sostanza che vibra. Più velocemente vibrano le molecole, maggiore è l'energia termica e più caldo è l'oggetto. Più lente sono le vibrazioni, più freddo è l'oggetto. Al limite in cui tutto il movimento si ferma, la temperatura dell'oggetto è 0 assoluto sulla scala Kelvin. La temperatura è una misura dell'energia cinetica traslazionale media per molecola.
Altre forme di energia sono spesso trasformate in energia termica a causa di forze di attrito o dissipative. Pensa a strofinarti le mani per scaldarle: stai convertendo l'energia cinetica meccanica in energia termica!
Consuonoeenergia cinetica delle onde, un disturbo viaggia attraverso un mezzo. Qualsiasi punto in quel mezzo oscillerà in posizione mentre l'onda passa attraverso - sia allineato con la direzione del movimento (aonda longitudinale) o perpendicolare ad esso (aOnda trasversale), come si vede con un'onda su una corda.
Mentre i punti nel mezzo oscillano sul posto, il disturbo stesso viaggia da un luogo all'altro. Questa è una forma di energia cinetica perché è il risultato di un movimento fisico di materiale.
Un'onda sonora è un'onda longitudinale. Cioè, deriva da compressioni e rarefazioni nell'aria (più comunemente) o in un altro materiale. UNcompressioneè una regione in cui il mezzo è compresso e più denso, e ararefazioneè una regione meno densa.
Energia cinetica elettricaè l'energia cinetica associata a una carica in movimento. È la stessa energia cinetica meccanica 1/2mv2; tuttavia, una carica in movimento genera anche un campo magnetico. Quel campo magnetico, proprio come un campo gravitazionale o elettrico, ha la capacità di impartire energia potenziale a tutto ciò che può "sentirlo", come un magnete o un'altra carica in movimento.
Quando la carica in movimento si fa strada attraverso un circuito, gli elementi nel circuito consentono l'associato energia da convertire in energia luminosa o altre forme poiché il circuito viene utilizzato per alimentare vari componenti elettronici dispositivi.