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 değilKinetik 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 fikirKinetik 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