Energia kinetyczna to energia, która posiada ciało będące w ruchu względem wybranego przez nas układu odniesienia. Przykładowo rozpędzona kula do kręgli posiada energię kinetyczną, dzięki której może przewrócić ustawione kręgle.
W tym artykule znajdziesz najważniejsze informacje o energii kinetycznej:
- Definicja energii kinetycznej
- Przykłady energii kinetycznej
- Wzór na energię kinetyczną
- Jednostka energii – dżul
- Wyjaśnienia, od czego zależy energia kinetyczna?
- Wyprowadzenie wzoru na energię kinetyczną
1. Definicja energii kinetycznej
Energia kinetyczna to energia, która posiada ciało będące w ruchu względem wybranego przez nas układu odniesienia.
Energia kinetyczna jest równa pracy, wykonanej do rozpędzenia ciała do prędkości z jaką się porusza. Dzięki energii kinetycznej ciało może z kolei wykonać pracę równą tej energii np. pokonać siły tarcia czy wprawić inne ciało w ruch.
Przykład: Rozpędzona kula do kręgli posiada energię kinetyczną, dzięki której może przewrócić ustawione kręgle.
2. Przykłady energii kinetycznej
Przykłady energii kinetycznej to:
- rozpędzony rowerzysta
- jadący pojazd
- wystrzelony pocisk
- tocząca się kula
3. Wzór na energię kinetyczną
Energię kinetyczną wyrażamy wzorem:
\large E_k = \frac{m \cdot V^2}{2} E_k – energia kinetyczna
m – masa
V – prędkość
4. Wyjaśnienie
- Energia kinetyczna jest równa pracy, jaką trzeba włożyć, aby rozpędzić ciało
- Tak „zgromadzoną” energię można z kolei wykorzystać na wykonanie innej pracy np. rozpędzona kula może rozbić kręgle
- Energia kinetyczna rośnie ze wzrostem masy i z kwadratem prędkości
- Energia kinetyczna jest względna, zależy od układu odniesienia, w jednym układzie może być inna niż w drugim
- Dla ciał poruszających się z prędkościami bliskimi prędkości światła występuje odchylenie od wzoru na energię kinetyczna z uwagi na efekt relatywistyczny
5. Jednostka energii – dżul
Jednostką energii kinetycznej jest dżul. Nazwa dżul pochodzi od nazwiska angielskiego fizyka Jamesa Joule’a. Czytaj dalej
Jeden dżul jest równy energii (lub pracy) wykonanej przez siłę o wartości 1 N przy przesunięciu punktu przyłożenia siły o 1 m w kierunku równoległym do kierunku działania siły.
1 J = \frac{kg \cdot m^2}{s^2} = 1 N \cdot m = 1 W \cdot s6. Od czego zależy energia kinetyczna?
- Energia kinetyczna zależy od masy i prędkości ciała.
- Im ciało jest cięższe i im prędkość, z którą się porusza jest większa tym większa będzie energia kinetyczna tego ciała, którą można zamienić na pracę.
- Przykładowo, ciężki i szybko poruszający się pocisk armatni jest w stanie wyrządzić dużo większe szkody niż rzucona dużo lżejsza śnieżka, poruszająca się z małą prędkością.
- Uwaga: energia kinetyczna zależy od przyjętego układu odniesienia.
Koniecznie przeczytaj też o:
- Energii potencjalnej
- Energii mechanicznej (sumie energii kinetycznej i potencjalnej)
- Całym dziale praca, moc, energia, w którym omawiamy energię kinetyczną
Zadania z rozwiązaniami krok po kroku
Chcesz przećwiczyć teorie powyżej w praktyce ale zastanawiasz się z jakich zadań skorzystać, jak je rozwiązać, czego wymagać będzie nauczyciel?
Mam dla Ciebie dobrą wiadomość! Zadania ze wskazówkami i rozwiązaniami krok po kroku, wymagania nauczyciela, karty wzorów, odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania uczniów i wiele więcej znajdziesz w moim e-booku – LEKCJA FIZYKI.
Wyprowadzenie wzoru na energię kinetyczną
Wzór na energię kinetyczną możemy wyprowadzić ze wzoru na pracę:
W = F \cdot sPonieważ:
F = m \cdot a a = \frac{V_k - V_p}{t} s = \frac{V_p + V_k}{2} tTo podstawiając:
W = m \frac{V_k - V_p}{t} \cdot \frac{V_p + V_k}{2} tPonieważ prędkość początkowa V_p = 0 to
W = m \frac{V_k}{t} \cdot \frac{V_k}{2} tSkracając t
W = \frac{m V^2}{2}