Energia kinetyczna

Energia kinetyczna to energia, którą 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: jej definicję, przykłady, wzór i jego wyprowadzenie oraz wyjaśnienie od czego zależy energia kinetyczna.

1. Definicja energii kinetycznej

Czym jest energia kinetyczna? Energia kinetyczna to energia, którą 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}

Gdzie: E_k – energia kinetyczna, m – masa, V – prędkość

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 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.

4. 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
  • 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

Koniecznie przeczytaj też o:

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} t

To podstawiając:

\large W = m \frac{V_k - V_p}{t} \cdot \frac{V_p + V_k}{2} t

Ponieważ 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}