Slik beregner du kinetisk energi

I denne artikkelen vil vi se på hvordan du beregner kinetisk energi. Kinetisk energi er energien som et objekt har på grunn av bevegelsen, og det avhenger av både objektets hastighet og masse. Bevegelsen av kroppens bevegelse har ingen effekt på kinetisk energi. For en bevegelig kropp er kinetisk energi definert som nettarbeidet som må gjøres for å akselerere kroppen til sin hastighet fra hvile. La oss anta at et objekt akselereres fra hvile ved en konstant nettkraft. I denne situasjonen er akselerasjonen også konstant, og vi kan bruke våre "suvat" -bevegelser.

Hvis kroppens kinetiske energi etter akselerasjon er , vi kan finne det ved

hvor  er størrelsen på den konstante kraften, er objektets masse,  er konstant akselerasjon og  er forskyvningen.

Fra ligningen , vi har . Siden vår innledende hastighet er 0, har vi . Deretter,

Dette definerer objektets kinetiske energi.

Anta at objektet var ikke i ro i utgangspunktet. Og så netto arbeid gjort:

.

Dvs. det utførte arbeidet er lik den endelige kinetiske energien - den opprinnelige kinetiske energien, eller Nettarbeid på objektet er lik forandringen i objektets kinetiske energi.

Men, om kraften ikke var konstant? For dette tilfellet må vi bruke kalkulator. Vi bruker kalkulasjonsdefinisjonen for arbeid gjort med som vår nett arbeid gjort på kroppen, og som vår nett makt:

Nå, 

.

påføring kjederegel,

Så får vi,

Hvis vi igjen tenker på tilfellet der objektets innledende hastighet var 0, kan vi definere kinetisk energi for å være  når farten på objektet er . Vi ender også med situasjonen der arbeidet har blitt brukt til å forandre kroppens kinetiske energi.

Resultatet  er ofte referert til som arbeids-kinetisk energisetning. Dette sier at Nettarbeid på et objekt er lik objektets endring i kinetisk energi. Legg merke til at hvis nettverket jobber på kroppen , da reduseres objektets fart. I dette tilfellet er nettarbeidet gjort av objektet.

Kinetisk energi er en skalar mengde: siden det er a  Termen betyr ikke at hastigheten tegner seg for den kinetiske energien. Som arbeid måles kinetisk energi også i joules (J).

Slik beregner du kinetisk energi - Eksempler

Eksempel 1

Finn den kinetiske energien til en hest og en rytter, med henholdsvis 450 kg og 70 kg, beveger seg med en hastighet på 18 m s^-1.

Hesten og rytteren i dette eksemplet har ca 84 kJ kinetisk energi

Eksempel 2

Et objekt med masse 20 kg trekkes fremover med en konstant kraft på 300 N mens en konstant motstandskraft på 400 N virker på den i motsatt retning. Hvis objektet kjører med en hastighet på 15 m s^-1  fremover til en viss tid, finne ut hvor mye objektets kinetiske energi vil være etter at den beveger seg ytterligere 2 meter.

Den resulterende kraft er . Netto arbeidet er da .

Fra arbeids-kinetisk energisetning,

.

Deretter,

Dette forventes: siden nettverket arbeidet er i motsatte retning til objektets bevegelse, bør vi forvente at den kinetiske energien minker.

Eksempel 3

Vis det for et objekt med momentum , dens kinetiske energi kan gis av