Energia kinetyczna to energia ruchu; każdy poruszający się obiekt ma energię kinetyczną. Jest to jeden z dwóch dużych wiader opisujących energię mechaniczną; druga to energia potencjalna, która jest formą energii, która jest magazynowana.
Coś może mieć zarówno energię potencjalną, jak i kinetyczną, a te formy energii mogą przekształcać się tam iz powrotem, o ile całkowita energia nigdy się nie zmieni. Dzieje się tak z powoduprawo zachowania energii, który mówi, że całkowita energia w układzie zamkniętym pozostaje stała.
Rozważ kolejkę górską zjeżdżającą ze wzgórza. Na dole jego prędkość jest największa – podobnie jak jego energia kinetyczna. W połowie drogi do najwyższego punktu ma prawie równe ilości grawitacyjnej energii potencjalnej i energia kinetyczna, a następnie na górze, kiedy może się ledwie poruszać, większość jej energii jest potencjalna energia. A jednak we wszystkich punktach na jego drodze całkowita energia pozostaje taka sama.
Równanie energii kinetycznej
Mechaniczna energia kinetyczna obiektu o masiemporuszanie się z prędkościąvwyraża się wzorem:
KE_{mech}=\frac{1}{2}mv^2
Jednostka SI dlaKEto dżul (J), gdzie 1 J = 1 Nm. Im cięższa masa i im szybciej się porusza, tym większą ma energię kinetyczną, ale zależy ona liniowo od masy podczas skalowania do kwadratu prędkości.
Rodzaje energii kinetycznej
Mechaniczna energia kinetycznawiąże się z ruchem mechanicznym obiektu. Może mieć translacyjną (liniową) energię kinetyczną i/lub obrotową (wirującą) energię kinetyczną. Na przykład piłka tocząca się po podłodze ma zarówno translacyjną, jak i obrotową energię kinetyczną.
Promienna energia kinetycznato energia w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Być może najlepiej znasz światło widzialne, ale ta energia występuje w typach, których nie widzimy, jak fale radiowe, mikrofale, podczerwień, ultrafiolet, promienie rentgenowskie i promienie gamma. To energia niesiona przez fotony – cząsteczki światła.
Mówi się, że fotony wykazują dualizm cząsteczkowy/falowy, co oznacza, że działają zarówno jak fala, jak i cząsteczka. Różnią się od zwykłych fal w bardzo krytyczny sposób: nie wymagają medium, przez które mogą podróżować. Z tego powodu mogą podróżować przez próżnię kosmiczną.
Termiczna energia kinetyczna, znana również jako energia cieplna, jest wynikiem wibracji cząsteczek substancji. Im szybciej molekuły wibrują, tym większa energia cieplna i cieplejszy obiekt. Im wolniejsze wibracje, tym zimniejszy obiekt. Na granicy, w której zatrzymuje się cały ruch, temperatura obiektu wynosi absolutne 0 w skali Kelvina. Temperatura jest miarą średniej translacyjnej energii kinetycznej na cząsteczkę.
Inne formy energii są często przekształcane w energię cieplną w wyniku działania sił tarcia lub rozpraszania. Pomyśl o zatarciu dłoni, aby je ogrzać – przekształcasz mechaniczną energię kinetyczną w energię cieplną!
Zdźwiękienergia kinetyczna fali, zakłócenie przemieszcza się przez ośrodek. Dowolny punkt w tym ośrodku będzie oscylował w miejscu, gdy fala przechodzi – albo w linii z kierunkiem ruchu (afala podłużna) lub prostopadle do niego (afala poprzeczna), jak widać z falą na sznurku.
Podczas gdy punkty w ośrodku oscylują w miejscu, samo zakłócenie przemieszcza się z jednego miejsca do drugiego. Jest to forma energii kinetycznej, ponieważ jest wynikiem ruchu fizycznego materiału.
Fala dźwiękowa to fala podłużna. Oznacza to, że jest wynikiem kompresji i rozrzedzenia w powietrzu (najczęściej) lub innym materiale. ZAkompresjato region, w którym medium jest skompresowane i bardziej gęste, arozrzedzenieto region o mniejszej gęstości.
Elektryczna energia kinetycznato energia kinetyczna związana z poruszającym się ładunkiem. Jest to ta sama mechaniczna energia kinetyczna 1/2mv2; jednak poruszający się ładunek generuje również pole magnetyczne. To pole magnetyczne, podobnie jak pole grawitacyjne lub elektryczne, ma zdolność przekazywania energii potencjalnej na wszystko, co może je „wyczuć” – na przykład magnes lub inny poruszający się ładunek.
Gdy poruszający się ładunek przechodzi przez obwód, elementy w obwodzie pozwalają na skojarzone energia do przekształcenia w energię świetlną lub inne formy, ponieważ obwód jest używany do zasilania różnych urządzeń elektronicznych urządzenia.