energia kinetyczna jest energią ruchu. Może to być ruch dużych obiektów (makroskopowa energia kinetyczna) lub ruch małych atomów i cząsteczek (mikroskopowa energia kinetyczna). Makroskopowa energia kinetyczna jest energią „wysokiej jakości”, podczas gdy mikroskopowa energia kinetyczna jest bardziej nieuporządkowana i ” niskiej jakości.”
istnieje symulacja do zabawy z energią potencjalną, która pokazuje interakcję grawitacyjnej energii potencjalnej, energii kinetycznej i energii sprężyny. Symulacja poniżej pokazuje, jak energia przepływa tam i z powrotem pomiędzy energią kinetyczną i grawitacyjną energią potencjalną, a inna symulacja poniżej pokazuje, w jaki sposób tarcie powoduje, że makroskopowa energia kinetyczna staje się mikroskopijną energią kinetyczną.
obrotowa energia kinetyczna jest również formą energii kinetycznej, która pochodzi z obracającego się obiektu.
makroskopowa energia kinetyczna
jest to najbardziej oczywista forma energii, ponieważ jest najłatwiejsza do zaobserwowania. Jest to energia posiadana przez poruszające się obiekty. Im większy jest obiekt lub im szybciej się porusza, tym więcej ma energii kinetycznej. Suma energii potencjalnej i makroskopowej energii kinetycznej nazywana jest energią mechaniczną i pozostaje stała dla układu, gdy istnieją tylko siły konserwatywne (brak sił niekonserwatywnych).
energię kinetyczną oblicza się za pomocą następującego wzoru:
- E to energia mierzona w dżulach (J)
- m to masa mierzona w kilogramach (kg)
- v to prędkość mierzona w metrach na sekundę (m / s)
- im więcej masy ma poruszający się obiekt, tym więcej energii kinetycznej będzie posiadał przy tej samej prędkości. Samochód o masie 2000 kg poruszający się z prędkością 14 m/s ma dwa razy więcej energii kinetycznej niż samochód o masie 1000 kg poruszający się z prędkością równoważną 14 m/s.
- ponieważ termin prędkości w tym wzorze jest kwadratowy, prędkość ma znacznie większy wpływ niż masa na energię kinetyczną. Samochód poruszający się z dwukrotnie większą prędkością niż inny samochód o identycznej masie będzie miał 22 lub cztery razy więcej energii kinetycznej. Samochód poruszający się z trzykrotnie większą prędkością będzie miał 32 lub 9 razy większą energię kinetyczną!
niektóre sposoby wykorzystania makroskopowej energii kinetycznej obejmują:
Energia wiatrowa wykorzystuje energię kinetyczną posiadaną przez poruszające się ciała powietrza (wiatr), przekształcając je w energię elektryczną. Sam wiatr powstaje początkowo w wyniku złożonych schematów zmian energii cieplnej, ponieważ atmosfera i oceany są ogrzewane i chłodzone przez słońce. (Słońce w rzeczywistości nie chłodzi obiektów, ale nigdy nie świeci na obiekt na Ziemi przez cały czas!)
Energia wodna wykorzystuje energię kinetyczną poruszającej się wody, gdy spada (w wodospadie lub zaporze wodnej)
Energia pływowa wykorzystuje energię poruszającej się wody, gdy porusza się ona w przód iw tył z powodu pływów
PhET: Energy skate park
Uniwersytet Kolorado łaskawie pozwolił nam skorzystać z poniższej symulacji PhET. Zbadaj tę symulację, aby zobaczyć, jak grawitacyjna energia potencjalna i energia kinetyczna idą tam iz powrotem, ale utrzymują energię mechaniczną taką samą. Zauważ, jak energia mechaniczna może zostać utracona i zamieniona w energię cieplną, ale całkowita ilość energii pozostaje taka sama:
mikroskopowa energia kinetyczna
energia cieplna (temperatura) jest specjalnym rodzajem energii kinetycznej. Nie jest to energia poruszającego się całego obiektu – jest to całkowita energia ruchu, obrotu i wibracji atomów i cząsteczek wewnątrz obiektu. W gazie lub mieszaninie gazów, jak powietrze, ruch (i obrót) poszczególnych cząstek gazu stanowi tę energię. W ciele stałym, takim jak stół, energia cieplna istnieje jako wibracja atomów lub cząsteczek. Całkowita energia cieplna obejmuje również pewne atomowe formy energii potencjalnej, ale energia kinetyczna cząstek jest najłatwiejsza do skupienia. Temperatura obiektu jest określana przez jego całkowitą mikroskopijną energię kinetyczną.
chociaż nie cała mikroskopijna energia kinetyczna może zostać przekształcona w użyteczną pracę, silnik cieplny może uzyskać część energii cieplnej i przekształcić ją w użyteczną pracę (chociaż jest to ograniczone przez drugie prawo termodynamiki).
Symulacja PhET
Uniwersytet Kolorado łaskawie pozwolił nam użyć następującej symulacji PhET. Ta symulacja bada, w jaki sposób makroskopowa energia kinetyczna staje się mikroskopijną energią kinetyczną:
aby dowiedzieć się więcej o energii kinetycznej, zobacz hiperfizyka.
