Dlaczego mocno wykopana piłka może rozbić szybę i dlaczego w mieście obowiązują bardziej restrykcyjne ograniczenia prędkości? Aby odpowiedzieć na te pytania musimy zrozumieć czym jest energia kinetyczna.
Energia kinetyczna to energia, którą posiada ciało będące w ruchu – i jak każdą inną formę energii można ją wykorzystać. Przykładowo, rozpędzona kula do kręgli posiada energię kinetyczną, dzięki której może przewrócić ustawione kręgle.
Dzień dobry! Nazywam się Leszek Bober i od 35 lat uczę fizyki. W tym artykule opowiem Wam czym jest energia kinetyczna, jakie są jej przykłady oraz wzór na energię kinetyczną. Zapraszam do lektury!
1. Czym jest energia kinetyczna?
Energia kinetyczna to energia związana z ruchem ciała. Energia kinetyczna jest równa pracy, wykonanej do rozpędzenia ciała. Dzięki energii kinetycznej ciało może z kolei wykonać pracę równą posiadanej energii np. pokonać siły tarcia czy wprawić inne ciało w ruch.
Przykłady:
- Wykopana mocno piłka może rozbić szybę
- Rozpędzony rowerzysta może pokonać niewielki pagórek bez pedałowania
- Lecący szybko pocisk rozbija pancerz
2. Wzór na energię kinetyczną
Jaki jest wzór na energię kinetyczna? Energię kinetyczną Ek wyrażamy wzorem Ek= (mV2)/2, gdzie m to masa a V to prędkość.
\large E_k = \frac{m \cdot V^2}{2}Jednostką energii kinetycznej jest dżul. Nazwa dżul pochodzi od nazwiska angielskiego fizyka Jamesa Joule’a. Czytaj dalej
Od czego zależy energia kinetyczna?
- Energia kinetyczna zależy od masy i kwadratu 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. Przykład: ciężki i szybko poruszający się pocisk armatni jest w stanie wyrządzić dużo większe szkody niż rzucona dużo lżejsza śnieżka, poruszająca się z małą prędkością.
3. Przykłady energii kinetycznej
Dodatkowe przykłady energii kinetycznej:
Podsumowanie
- 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
- Dla ciał poruszających się z prędkościami bliskimi prędkości światła występuje odchylenie od wzoru na energię kinetyczna z uwagi na efekt relatywistyczny
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:
\large W = F \cdot s
Ponieważ:
\large F = m \cdot a
\large a = \frac{V_k - V_p}{t}\large s = \frac{V_p + V_k}{2} tTo podstawiając:
\large W = m \frac{V_k - V_p}{t} \cdot \frac{V_p + V_k}{2} tPonieważ prędkość początkowa Vp = 0 to
\large W = m \frac{V_k}{t} \cdot \frac{V_k}{2} t Skracając t
\large W = \frac{m V^2}{2}