Açıklamalar ve Tamamlanmış Soru Örnekleri ile birlikte Kinetik Enerji Formülü

Kinetik enerji, bir nesnenin hareket ederken sahip olduğu enerjidir. Kinetik enerji formülü, potansiyel enerji ve mekanik enerji ile yakından ilgilidir.

Bu tartışmada, sorunun bağlamı ve örnekleriyle birlikte kinetik enerjinin bir açıklamasını sunacağım, böylece anlaşılması daha kolay ...

… Kinetik enerji ile ilgili tartışma ortaokul ve lise fizik materyallerinde çok sık görüldüğünden, aynı zamanda Ulusal Sınav (Ulusal Sınav) sorularında da çok sık karşımıza çıkıyor.

Enerjinin Tanımı

Enerji, iş yapma yeteneğinin bir ölçüsüdür.

Bu nedenle, ister masa itmek, ister bir şeyleri kaldırmak, koşmak olsun, her aktivitede enerjiye ihtiyacınız var.

Birçok enerji türü vardır ve bunlardan en önemlisi

• Kinetik enerji
• Potansiyel enerji

Kinetik enerji ve potansiyel enerjinin birleşimine mekanik enerji de denir.

Kinetik enerji

Kinetik enerji, hareket eden bir nesnenin sahip olduğu enerjidir.

Kinetik kelimesi Yunanca hareket anlamına gelen kinetikos kelimesinden gelir. Bu nedenle, bundan hareket eden tüm nesneler elbette kinetik enerjiye sahiptir.

Kinetik enerjinin değeri, nesnenin kütlesi ve hızı ile yakından ilgilidir. Kinetik enerji miktarı, kütlenin büyüklüğü ile doğru orantılıdır ve nesnenin hızının karesiyle orantılıdır.

Büyük bir kütleye ve hıza sahip bir nesne, hareket ederken büyük bir kinetik enerjiye sahip olmalıdır. Bunun tersi, kütlesi ve hızı küçük nesneler, kinetik enerjileri de küçüktür.

Kinetik enerjinin örnekleri, koşarken hareket eden kamyonlar ve çeşitli diğer hareketlerdir.

Taş attığınızda görebileceğiniz bir başka örnek. Fırlattığınız kayanın hızı olmalı ve bu nedenle kinetik enerjisi var. Önündeki hedefe çarptığında bu kayanın kinetik enerjisini görebilirsiniz.

Potansiyel enerji

Potansiyel enerji, nesnelerin konumları veya konumları nedeniyle sahip oldukları enerjidir.

Oldukça net bir forma sahip olan kinetik enerjinin aksine, yani bir cisim hareket ettiğinde, potansiyel enerjinin belirli bir formu yoktur.

Bunun nedeni, potansiyel enerjinin temelde hala potansiyel olan veya doğada depolanan enerjidir. Ve ancak pozisyonunu değiştirdiğinde ortaya çıkacak.

Kolaylıkla bulabileceğiniz potansiyel enerjiye bir örnek, bir pınardaki potansiyel enerjidir.

Bir yayı sıkıştırdığınızda, depolanmış potansiyel enerjisi vardır. Bu nedenle, bir yayı tutuşunuzu bıraktığınızda, bir itme uygulayabilir.

Bunun nedeni depolanmış enerjinin postansiyel enerji formunda serbest bırakılmasıdır.

Mekanik enerji

Mekanik enerji, toplam kinetik enerji miktarı ve potansiyel enerjidir.

Mekanik enerjinin belirli benzersiz özellikleri vardır, yani konservatif bir kuvvetin etkisi altında, potansiyel enerji ve kinetik enerji değerleri farklı olsa bile, mekanik enerji miktarı her zaman aynı olacaktır.

Örneğin ağaçta olgunlaşmış bir mangoyu ele alalım.

Ağacın içindeyken mango, konumu nedeniyle potansiyel enerjiye sahiptir ve durağan olduğu için kinetik enerjisi yoktur.

Ancak mango olgunlaşıp düştüğünde, konumu değiştikçe potansiyel enerjisi azalırken, hızı artmaya devam ettikçe kinetik enerjisi artacaktır.

Aynı şeyi bir roller coaster'daki vaka örneğine bakarak da anlayabilirsiniz.

Ayrıca, bu tartışmada kinetik enerji konusuna odaklanacağım.

Ayrıca şunu okuyun: Dünyadaki Fosil Yakıtlar Tükenecek mi? Görünüşe göre öyle değil

Kinetik Enerji Türleri ve Formülleri

Kinetik enerji, hareketine göre çeşitli türlerde bulunur ve her birinin kendi kinetik enerji formülü vardır.

Aşağıdaki türler

Kinetik Enerji Formülü (Öteleme Kinetik Enerji)

Bu, kinetik enerjinin en temel formülüdür. Öteleme kinetik enerjisi veya sözde kinetik enerji, nesneler öteleme sırasında hareket ettiğinde oluşan kinetik enerjidir.

E _k = ½ xmx v2

Bilgi:

m = sert cismin kütlesi (kg)

v = hız (m / s)

E _k  = kinetik enerji (Joule)

Dönme Kinetik Enerji Formülü

Aslında, tüm nesneler doğrusal bir geçişte hareket etmez. Dairesel veya dönme hareketiyle hareket eden nesneler de vardır.

Bu tür bir hareket için kinetik enerji formülü, dönme kinetik enerji formülü olarak adlandırılır ve değerleri, sıradan kinetik enerjiden farklıdır.

Dönme kinetik enerjisindeki parametreler, aşağıdaki formülde yazılan atalet momentini ve açısal hızı kullanır:

E _{r =} ½ x ben x ω2

Bilgi:

I = atalet momenti

ω = açısal hız

Dolayısıyla, dönme kinetik enerjisini hesaplamak için önce nesnenin eylemsizlik momentini ve açısal hızını bilmeniz gerekir.

Göreli Kinetik Enerji Formülleri

Göreli kinetik enerji, bir nesne çok hızlı hareket ettiğinde ortaya çıkan kinetik enerjidir.

Çok hızlı olduğu için göreceli olarak hareket eden nesneler ışık hızına yakın bir hıza sahiptir.

Pratikte, büyük nesnelerin bu hıza ulaşması neredeyse imkansızdır. Dolayısıyla bu çok büyük hıza genellikle atomu oluşturan parçacıklar tarafından ulaşılır.

Göreli kinetik enerjinin formülü sıradan kinetik enerjiden farklıdır çünkü hareketi artık klasik Newton mekaniğiyle uyumlu değildir. Bu nedenle yaklaşım Einstein'ın görelilik teorisi ile yürütülür ve formül aşağıdaki gibi yazılabilir.

E _k = (γ-1) mc2

Γ göreceli sabit olduğunda, c ışık hızı ve m nesnenin kütlesidir.

Çaba ile enerji ilişkisi

İş veya iş, bir kuvvetin yer değiştirmeye maruz kalan nesnelere veya nesnelere uyguladığı enerji miktarıdır.

İş veya iş, kuvvetin yer değiştirme yönünde kat ettiği mesafenin çarpımı olarak tanımlanır.

Şeklinde ifade edilir

W = Fs

W = İş (Joule), F = Kuvvet (N) ve s = Mesafe (m).

İşletmenin konseptini daha iyi anlamak için aşağıdaki resme bakın.

İşin değeri, yer değiştirdiği kuvvetin yönüne bağlı olarak pozitif veya negatif olabilir.

Nesneye uygulanan kuvvet, yer değiştirmesinin tersi yönündeyse, uygulanan iş negatiftir.

Uygulanan kuvvet yer değiştirme ile aynı yöndeyse, o zaman nesne pozitif iş yapıyor demektir.

Uygulanan kuvvet bir açı oluşturuyorsa, iş değeri yalnızca nesnenin hareket yönündeki kuvvete dayalı olarak hesaplanır.

İş, kinetik enerji ile yakından ilgilidir.

İşin değeri kinetik enerjideki değişime eşittir.

Bu şu şekilde belirtilir:

W = ΔE _k = 1/2 m (v ₂ 2 -v ₁ 2)

W = iş, = kinetik enerjideki değişim, m = cismin kütlesi, v ₂ 2 = son hız ve v ₁ 2 = başlangıç ​​hızı.

Enerji Kavramının Günlük Yaşamda Uygulama Örnekleri

Potansiyel enerjiyi uygulama örnekleri, yani

• Mancınıkın çalışma prensibi

  Mancınıkta, kaya fırlatıcı veya oyuncak mermi işlevi gören bir lastik veya yay vardır. Çekilip tutulan kauçuk veya yay potansiyel enerjiye sahiptir. Kauçuk veya yay serbest bırakılırsa, potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür.

• Hidroelektrik enerjinin çalışma prensibi

  Kullanılan prensip hemen hemen aynıdır, yani toplanan suyun yerçekimi potansiyelini arttırarak.

Kinetik enerji uygulama örnekleri:

• Hareket eden hindistan cevizi ağaçtan düştü

  Bu durumda, hindistan cevizi meyvesi hareket ediyor, yani kinetik enerjiye sahip. Bu enerjinin etkisi, hindistancevizi yere çarptığında da görülebilir .

• Topa vurmak

  Futbol oynamayı seviyorsanız, topa da çok vuruyor olmalısınız.

Bir topa vurmak, kinetik enerji ile iş arasındaki ilişkiyi uygulamanın bir örneğidir. Topa ayağınızla vurursunuz, bu da top üzerinde çalıştığınız anlamına gelir. Top daha sonra bu çabayı kinetik enerjiye dönüştürür, böylece top hızla hareket edebilir.

Ayrıca şunu okuyun: Caci Maki Netizen Santrali (PLTCMN) çok kötü bir fikir

Kinetik enerji problemine bir örnek

Kinetik Enerji Problemi 1 Örneği

500 kg kütleye sahip bir araba 25 m / s hızla hareket etmektedir. O hızda arabanın kinetik enerjisini hesaplayın! Araba aniden fren yaparsa ne olacak?

Bilinen:

Arabanın kütlesi (m) = 500 kg

Araba hızı (v) = 25 m / s

Diye sordu:

Araba aniden fren yaparsa kinetik enerji ve olaylar

Cevap:

Bir sedan arabanın kinetik enerjisi şu şekilde hesaplanabilir:

Ek = 1/2. m v2

Ek = 1/2. 500. (25) 2

Ek = 156,250 Joule

Araba fren yaptığında araba duracak. Kinetik enerji, yoldaki frenler ile akslar ve lastikler arasındaki sürtünme ile üretilen ısı enerjisi ve ses enerjisine dönüştürülecektir.

Kinetik enerji problemi örneği 2

Bir cipin kinetik enerjisi 560.000 Joule'dur. Arabanın kütlesi 800 kg ise, cipin hızı ...

Bilinen:

Kinetik enerji (Ek) = 560.000 Joule

Arabanın kütlesi (m) = 800 kg

Diye sordu:

Araba hızı (v)?

Cevap:

Ek = 1/2. m v2

v = √ 2 x Ek / m

v = √ 2 x 560.000 / 800

v = 37,42 m / sn

Yani cipin hızı 37.42 m / s

Örnek Problem 3 Kinetik Enerji ve İş

5 kg kütleye sahip bir blok yüzey üzerinde 2,5 m / s hızla kayar. Bir süre sonra, blok 3,5 m / s hızla ilerliyordu. Bu süre zarfında blokta yapılan toplam iş nedir?

Bilinen:

Nesnenin kütlesi = 5 kg

Başlangıç ​​hızı (V1) = 2,5 m / s

Nihai nesnenin hızı (V2) = 3,5 m / s

Diye sordu:

Nesne üzerinde yapılan toplam iş?

Cevap:

W = ΔE _k

W = 1/2 m (v ₂ 2-v ₁ 2)

W = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)

W = 15 Joule

Yani nesneye uygulanan toplam çalışma 15 Joule'dur.

Örnek problem 4 Mekanik Enerji

300 gram kütleye sahip bir elma, 10 metre yükseklikte pohodan düşer. Yerçekimi büyüklüğü (g) = 10 m / s2 ise, elmalardaki mekanik enerjiyi hesaplayın!

Bilinen:

- nesne kütlesi: 300 gram (0,3 kg)

- yerçekimi g = 10 m / s2

- yükseklik h = 10 m

Diye sordu:

Mekanik enerji (Em) elmaları?

Cevap:

Nesne düşerse ve hız bilinmiyorsa, kinetik enerjinin (Ek) sıfır olduğu varsayılır (Ek = 0)

Em = Ep + Ek

Em = Ep + 0

Em = Ep

Em = mgh

Em = 0,3 kg. 10 .10

Em = 30 joule

Sonuç

Düşen elmanın sahip olduğu mekanik enerji 30 joule'dir.

Örnek Problem 5 Mekanik Enerji

Binadan 1 kg ağırlığında bir kitap düştü. Yere düştüğünde kitabın hızı 20 m / s'dir. G = 10 m / s2 ise kitabın düştüğü binanın yüksekliği nedir?

Bilinen

- kütle m = 1 kg

- hız v = 20 m / s

- yerçekimi g = 10 m / s2

Diye sordu

Bina yüksekliği (h)

Cevap

Em1 = ​​Em2

Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2

m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22

Ep = maksimum

Ek1 = 0 (çünkü kitap henüz taşınmadı

Ep2 = 0 (çünkü kitap zaten zeminde ve yüksekliği yok)

Ek2 = maksimum

m1.g.h1 + 0 = 0 + 1/2 m1.v ₂ 2

1 x 10 xh = 1/2 x 1 x (20) 2

10 xh = 200

h = 200/10

h = 20 metre.

Sonuç

Yani kitabın düştüğü binanın yüksekliği 20 metre yüksekliğindedir.

Örnek problem 6 Kinetik enerji biliniyorsa hızı bulun

Kütlesi 30 kg ve kinetik enerjisi 500 J olan bir cismin hızı nedir?

EK = 1/2 x mv2

500 = 1/2 x 30 x v2

500 = 1/2 x 30 x v2

v2 = 33,3

v = 5,77 m / sn

Örnek problem 7 Kinetik enerji biliniyorsa kütleyi bulun

Kinetik enerjisi 100 J ve hızı 5 m / s olan bir nesnenin kütlesi nedir?

EK = 0,5 x mv2

100 J = 0,5 xmx 52

m = 8 kg

Böylece bu sefer kinetik enerji formülü ile ilgili tartışma. Umarım bu tartışma yararlıdır ve anlayabilirsiniz.

Diğer okul materyallerinin çeşitli özetlerini Saintif'te de okuyabilirsiniz.

Referans

• Kinetik enerji nedir - Khan Academy
• Kinetik Enerji - Fizik Sınıfı
• Kinetik, Potansiyel, Mekanik Enerji | Formüller, Açıklamalar, Örnekler, Sorular - TheGorbalsla.com
• Çaba ve Enerji - Çalışma Stüdyosu