運動エネルギー:定義、式、タイプ(例付き)

運動エネルギーは運動のエネルギーです。 動く物体には運動エネルギーがあります。 これは、機械的エネルギーを表す2つの大きなバケツのうちの1つです。 もう1つは位置エネルギーであり、これは蓄積されるエネルギーの一形態です。

何かはポテンシャルエネルギーと運動エネルギーの両方を持つことができ、これらの形式のエネルギーは、総エネルギーが決して変化しない限り、前後に変換することができます。 これはエネルギー保存の法則、これは、閉鎖系の総エネルギーが一定のままであることを示しています。

丘を下るジェットコースターを考えてみましょう。 下部では、その速度が最大であり、運動エネルギーも最大です。 最高点に戻る途中で、それはほぼ等しい量の重力ポテンシャルエネルギーを持ち、 運動エネルギー、そして上部では、ほとんど動いていない可能性があるとき、そのエネルギーのほとんどは潜在的です エネルギー。 それでも、その経路上のすべてのポイントで、総エネルギーは同じままです。

運動エネルギー方程式

質量のある物体の機械的運動エネルギーm速度で動くv次の式で与えられます。

KE_ {mech} = \ frac {1} {2} mv ^ 2

のSI単位KEはジュール(J)で、1 J = 1Nmです。 質量が重く、移動速度が速いほど、運動エネルギーは大きくなりますが、速度の2乗に比例して、質量に線形に依存します。

運動エネルギーの種類

機械的運動エネルギーオブジェクトの機械的な動きに関連付けられています。 それは、並進(線形)運動エネルギーおよび/または回転(回転)運動エネルギーを有することができる。 たとえば、床を横切って転がるボールには、並進運動エネルギーと回転運動エネルギーの両方があります。

放射運動エネルギーは電磁放射の形のエネルギーです。 可視光線に最も精通しているかもしれませんが、このエネルギーには、電波、マイクロ波、赤外線、紫外線、X線、ガンマ線など、私たちにも見えない種類があります。 それは光子、つまり光の粒子によって運ばれるエネルギーです。

光子は粒子/波動の二重性を示すと言われています。つまり、光子は波と粒子の両方のように機能します。 それらは非常に重要な点で通常の波とは異なります。それらは移動するための媒体を必要としません。 このため、彼らは宇宙の真空の中を移動することができます。

熱運動エネルギー

は、熱エネルギーとも呼ばれ、物質内の分子が振動した結果です。 分子の振動が速いほど、熱エネルギーが大きくなり、物体が熱くなります。 振動が遅いほど、物体は冷たくなります。 すべての動きが停止する限界では、オブジェクトの温度はケルビンスケールで絶対零度です。 温度は、分子あたりの平均並進運動エネルギーの尺度です。

他の形態のエネルギーは、摩擦力または散逸力の結果として熱エネルギーに変換されることがよくあります。 手をこすり合わせて温めることを考えてください。機械的な運動エネルギーを熱エネルギーに変換しています。

そして波の運動エネルギー、外乱は媒体を通過します。 その媒体内の任意の点は、波が通過するときに所定の位置で振動します–運動の方向に合わせて(a縦波)またはそれに垂直(a横波)、弦の波で見られるような。

媒体内のポイントが所定の位置で振動している間、外乱自体はある場所から別の場所に移動します。 これは、物理的な物質が移動した結果であるため、運動エネルギーの一形態です。

音波は縦波です。 つまり、空気中(最も一般的には)または別の材料での圧縮と希薄化が原因です。 A圧縮は、媒体が圧縮されて密度が高くなる領域であり、希薄化密度の低い領域です。

電気運動エネルギーは、移動する電荷に関連する運動エネルギーです。 同じ機械的運動エネルギー1 / 2mvです2; ただし、移動する電荷も磁場を生成します。 その磁場は、重力や電場と同じように、磁石や別の移動電荷など、それを「感じる」ことができるものすべてに位置エネルギーを与える能力があります。

移動する電荷が回路を通過するとき、回路内の要素は関連する 回路がさまざまな電子機器に電力を供給するために使用されるときに、光エネルギーまたは他の形式に変換されるエネルギー デバイス。

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