L’energia cinetica è l’energia del movimento. Questo può essere il movimento di oggetti di grandi dimensioni (energia cinetica macroscopica) o il movimento di piccoli atomi e molecole (energia cinetica microscopica). L’energia cinetica macroscopica è energia” di alta qualità”, mentre l’energia cinetica microscopica è più disordinata e “di bassa qualità”.”
C’è una simulazione con cui giocare a energia potenziale che mostra l’interazione di energia potenziale gravitazionale, energia cinetica ed energia primaverile. Una simulazione qui sotto mostra come l’energia fluisce avanti e indietro tra energia cinetica e energia potenziale gravitazionale e un’altra simulazione più avanti mostra come l’attrito fa sì che l’energia cinetica macroscopica diventi energia cinetica microscopica.
L’energia cinetica rotazionale è anche una forma di energia cinetica che proviene da un oggetto che gira.
Energia cinetica macroscopica
Questa è la forma più ovvia di energia in quanto è la più facile da osservare. Questa è l’energia posseduta dagli oggetti in movimento. Più grande è un oggetto o più velocemente si muove, più energia cinetica ha. La somma dell’energia potenziale e dell’energia cinetica macroscopica è chiamata energia meccanica e rimane costante per un sistema quando ci sono solo forze conservative (nessuna forza non conservativa).
L’energia cinetica viene calcolata utilizzando la seguente formula:
- E è energia, misurata in joule (J)
- m è massa, misurata in chilogrammi (kg)
- v è velocità, misurata in metri al secondo (m / s)
- Più massa ha un oggetto in movimento, più energia cinetica possederà alla stessa velocità. Un’auto da 2000 kg che si muove a 14 m/s ha il doppio dell’energia cinetica di un’auto da 1000 kg che si muove a 14 m/s equivalenti.
- Poiché il termine di velocità in questa formula è quadrato, la velocità ha un effetto molto più grande della massa sull’energia cinetica. Un’auto che si muove a due volte la velocità di un’altra auto di massa identica avrà 22 o quattro volte più energia cinetica. Un’auto che si muove a tre volte la velocità di base avrà 32 o NOVE volte l’energia cinetica originale!
Alcuni modi per sfruttare l’energia cinetica macroscopica includono:
L’energia eolica sfrutta l’energia cinetica posseduta dai corpi mobili dell’aria (vento), convertendola in elettricità. Il vento stesso viene creato inizialmente attraverso modelli complessi di cambiamenti nell’energia termica mentre l’atmosfera e gli oceani vengono riscaldati e raffreddati dal sole. (Il sole in realtà non raffredda gli oggetti, ma il sole non splende mai su un oggetto sulla Terra tutto il tempo!)
energia Idroelettrica sfrutta l’energia cinetica dell’acqua in movimento come cade (in una cascata o una diga idroelettrica)
l’energia delle Maree sfrutta l’energia dell’acqua in movimento, come si muove avanti e indietro a causa di maree
PhET: Energia skate park
L’Università del Colorado ha gentilmente permesso di utilizzare le seguenti simulazioni di PhET. Esplora questa simulazione per vedere come l’energia potenziale gravitazionale e l’energia cinetica vanno avanti e indietro ma mantengono la stessa energia meccanica. Si noti come l’energia meccanica può essere persa e trasformata in energia termica, ma la quantità totale di energia rimane sempre la stessa:
Energia cinetica microscopica
L’energia termica (temperatura) è un tipo speciale di energia cinetica. Non è l’energia di un intero oggetto stesso in movimento-è l’energia totale del movimento, della rotazione e della vibrazione degli atomi e delle molecole all’interno di un oggetto. In una miscela di gas o gas, come l’aria, il movimento (e la rotazione) delle singole particelle di gas costituisce questa energia. In un solido, come un tavolo, l’energia termica esiste come vibrazione di atomi o molecole. L’energia termica totale include anche alcune forme atomiche di energia potenziale, ma l’energia cinetica delle particelle è la più facile da concentrare. La temperatura di un oggetto è determinata dalla sua energia cinetica microscopica totale.
Mentre non tutta l’energia cinetica microscopica può essere trasformata in lavoro utile, un motore termico può ottenere parte dell’energia termica e trasformarla in lavoro utile (anche se questo è limitato dalla seconda legge della termodinamica).
Simulazione PhET
L’Università del Colorado ci ha gentilmente permesso di utilizzare la seguente simulazione PhET. Questa simulazione esplora come l’energia cinetica macroscopica diventa energia cinetica microscopica:
Per ulteriori informazioni sull’energia cinetica vedere hyperphysics.
