L'énergie cinétique est l'énergie possédée par un objet lorsqu'il se déplace. La formule de l'énergie cinétique est étroitement liée à l'énergie potentielle et à l'énergie mécanique.
Dans cette discussion, je fournirai une explication de l'énergie cinétique, ainsi que le contexte et des exemples du problème, afin qu'il soit plus facile à comprendre ...
… Parce que la discussion sur l'énergie cinétique apparaît très souvent dans le matériel de physique des collèges et lycées, elle ressort aussi très souvent dans les questions de l'Examen National (Examen National).
Définition de l'énergie
L'énergie est une mesure de la capacité de travailler.
Par conséquent, dans chaque activité, qu'il s'agisse de pousser une table, de soulever des objets, de courir, vous avez besoin d'énergie.
Il existe de nombreux types d'énergie, et la principale est
- Énergie cinétique
- Énergie potentielle
La combinaison de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle est également appelée énergie mécanique
Énergie cinétique
L'énergie cinétique est l'énergie possédée par un objet en mouvement.
Le mot cinétique vient du mot grec kinetikos qui signifie bouger. Par conséquent, à partir de là, tous les objets en mouvement ont bien sûr une énergie cinétique.
La valeur de l'énergie cinétique est étroitement liée à la masse et à la vitesse de l'objet. La quantité d'énergie cinétique est directement proportionnelle à la grandeur de la masse et est proportionnelle au carré de la vitesse de l'objet.
Un objet avec une masse et une vitesse importantes doit avoir une grande quantité d'énergie cinétique lorsqu'il se déplace. Inversement, les objets dont la masse et la vitesse sont petites, leur énergie cinétique est également faible.
Les camions qui bougent, lorsque vous courez et divers autres mouvements sont des exemples d'énergie cinétique.
Un autre exemple que vous pouvez observer lorsque vous lancez des pierres. La pierre que vous lancez doit avoir de la vitesse, et donc de l'énergie cinétique. Vous pouvez voir l'énergie cinétique de cette roche lorsqu'elle touche la cible devant elle.
Énergie potentielle
L'énergie potentielle est l'énergie possédée par les objets en raison de leur position ou de leur position.
Contrairement à l'énergie cinétique, qui a une forme assez claire, c'est-à-dire lorsqu'un objet est en mouvement, l'énergie potentielle n'a pas une certaine forme.
En effet, l'énergie potentielle est essentiellement une énergie encore potentielle ou stockée dans la nature. Et ne sortira que lorsqu'il changera de position.
Un exemple d'énergie potentielle que vous pouvez facilement trouver est l'énergie potentielle d'une source.
Lorsque vous appuyez sur un ressort, il a de l'énergie potentielle stockée. C'est pourquoi, lorsque vous relâchez votre prise sur un ressort, celui-ci peut exercer une poussée.
Cela se produit parce que l'énergie stockée sous forme d'énergie postentielle a été libérée.
Énergie mécanique
L'énergie mécanique est la quantité totale d'énergie cinétique et d'énergie potentielle.
L'énergie mécanique a certaines propriétés uniques, à savoir que sous l'influence d'une force conservatrice, la quantité d'énergie mécanique sera toujours la même, même si les valeurs d'énergie potentielle et d'énergie cinétique sont différentes.
Disons, prenons par exemple une mangue mûre sur un arbre.
Lorsqu'elle est dans l'arbre, la mangue a de l'énergie potentielle à cause de sa position, et elle n'a pas d'énergie cinétique parce qu'elle est stationnaire.
Mais lorsque la mangue est mûre et tombe, son énergie potentielle diminuera à mesure que sa position a changé, tandis que son énergie cinétique augmente à mesure que sa vitesse continue d'augmenter.
Vous pouvez également comprendre la même chose en regardant l'exemple de cas sur un roller coaster.
De plus, dans cette discussion, je me concentrerai sur le thème de l'énergie cinétique.
Lisez aussi: Les combustibles fossiles dans le monde seront-ils épuisés? Apparemment nonTypes et formules d'énergie cinétique
L'énergie cinétique existe en plusieurs types en fonction de son mouvement, et chacun a sa propre formule d'énergie cinétique.
Voici les types
Formule d'énergie cinétique (énergie cinétique translationnelle)
C'est la formule la plus basique de l'énergie cinétique. L'énergie cinétique translationnelle ou soi-disant énergie cinétique est l'énergie cinétique lorsque les objets se déplacent en translation.
E k = ½ xmx v2
Information :
m = masse du corps rigide (kg)
v = vitesse (m / s)
E k = énergie cinétique (Joule)
Formule d'énergie cinétique de rotation
En fait, tous les objets ne se déplacent pas selon une transition linéaire. Il existe également des objets qui se déplacent selon un mouvement circulaire ou de rotation.
La formule d'énergie cinétique pour ce type de mouvement s'appelle la formule d'énergie cinétique de rotation, et ses valeurs sont différentes de l'énergie cinétique ordinaire.
Les paramètres de l'énergie cinétique de rotation utilisent le moment d'inertie et la vitesse angulaire, qui sont écrits dans la formule:
E r = ½ x I x ω2
Information :
I = moment d'inertie
ω = vitesse angulaire
Donc, pour calculer l'énergie cinétique de rotation, vous devez d'abord connaître le moment d'inertie et la vitesse angulaire de l'objet.
Formules d'énergie cinétique relativiste
L'énergie cinétique relativiste est l'énergie cinétique lorsqu'un objet se déplace très rapidement.
Parce qu'il est si rapide, les objets qui se déplacent de manière relativiste ont une vitesse qui s'approche de la vitesse de la lumière.
En pratique, il est quasiment impossible pour les gros objets d'atteindre cette vitesse. Par conséquent, cette très grande vitesse est généralement atteinte par les particules qui composent l'atome.
La formule de l'énergie cinétique relativiste diffère de l'énergie cinétique ordinaire car son mouvement n'est plus compatible avec la mécanique newtonienne classique. Par conséquent, l'approche est réalisée avec la théorie de la relativité d'Einstein et la formule peut s'écrire comme suit
E k = (γ-1) mc2
Où γ est la constante relativiste, c est la vitesse de la lumière et m est la masse de l'objet.
Relation énergétique avec l'effort
Le travail ou le travail est la quantité d'énergie exercée par une force sur des objets ou des objets qui subissent un déplacement.
Le travail ou le travail est défini comme le produit de la distance parcourue par la force dans la direction du déplacement.
Exprimé sous la forme
W = Fs
Où W = Travail (Joule), F = Force (N) et s = Distance (m).
Regardez l'image suivante afin de mieux comprendre le concept de l'entreprise.
La valeur du travail peut être positive ou négative selon la direction de la force avec laquelle il est déplacé.
Si la force exercée sur l'objet est dans le sens opposé à son déplacement, alors le travail exercé est négatif.
Si la force appliquée est dans la même direction que le déplacement, alors l'objet effectue un travail positif.
Si la force appliquée forme un angle, la valeur de travail est uniquement calculée en fonction de la force dans la direction du mouvement de l'objet.
Le travail est étroitement lié à l'énergie cinétique.
La valeur de la quantité de travail est égale au changement d'énergie cinétique.
Ceci est noté:
W = ΔE k = 1/2 m (v 2 2 -v 1 2)
Où W = travail, = changement d'énergie cinétique, m = masse de l'objet, v 2 2 = vitesse finale et v 1 2 = vitesse initiale.
Exemples d'application du concept d'énergie dans la vie quotidienne
Exemples d'application d'énergie potentielle, à savoir
- Le principe de fonctionnement de la catapulte
Dans la catapulte, il y a un caoutchouc ou un ressort qui fonctionne comme un lance-pierres ou une balle jouet. Le caoutchouc ou le ressort qui est tiré et maintenu a une énergie potentielle. Si le caoutchouc ou le ressort est libéré, l'énergie potentielle se transforme en énergie cinétique
- Le principe de fonctionnement de l'énergie hydroélectrique
Le principe utilisé est quasiment le même, à savoir en augmentant le potentiel gravitationnel de l'eau collectée.
Des exemples d'application d'énergie cinétique sont:
- La noix de coco en mouvement est tombée de l'arbre
Dans ce cas, le fruit de la noix de coco est en mouvement, ce qui signifie qu'il a de l'énergie cinétique. L'impact de cette énergie peut également être vu lorsque la noix de coco atteint un bruit sourd sur le sol.
- Frapper le ballon
Si vous aimez jouer au football, vous devez aussi beaucoup botter le ballon.
Taper dans un ballon est un exemple d'application de la relation entre l'énergie cinétique et le travail. Vous frappez le ballon avec votre pied, ce qui signifie que vous travaillez sur le ballon. Le ballon convertit alors cet effort en énergie cinétique afin que le ballon puisse se déplacer rapidement.
Lisez aussi: La centrale électrique Caci Maki Netizen (PLTCMN) est une très mauvaise idéeUn exemple de problème d'énergie cinétique
Exemple de problème d'énergie cinétique 1
Une voiture d'une masse de 500 kg roule à une vitesse de 25 m / s. Calculez l'énergie cinétique de la voiture à cette vitesse! Que se passera-t-il si la voiture freine soudainement?
Connu:
Masse de la voiture (m) = 500 kg
Vitesse de la voiture (v) = 25 m / s
A demandé:
Énergie cinétique et événements si la voiture freine brusquement
Répondre:
L'énergie cinétique d'une berline peut être calculée comme suit:
Ek = 1/2. m v2
Ek = 1/2. 500. (25) 2
Ek = 156,250 Joules
Lorsque la voiture freine, la voiture s'arrête. L'énergie cinétique sera transformée en énergie thermique et en énergie sonore générée par le frottement entre les freins et les essieux et les pneus sur la route.
Exemple de problème d'énergie cinétique 2
Une jeep a une énergie cinétique de 560 000 Joules. Si la voiture pèse 800 kg, la vitesse de la jeep est…
Connu:
Énergie cinétique (Ek) = 560 000 Joule
Masse de la voiture (m) = 800 kg
A demandé:
Vitesse de la voiture (v)?
Répondre:
Ek = 1/2. m v2
v = √ 2 x Ek / m
v = √ 2 x 560 000/800
v = 37,42 m / s
Donc la vitesse de la jeep est de 37,42 m / s
Exemple de problème 3 Énergie cinétique et travail
Un bloc d'une masse de 5 kg glisse sur la surface à une vitesse de 2,5 m / s. Quelque temps plus tard, le bloc roulait à une vitesse de 3,5 m / s. Quel est le travail total effectué sur le bloc pendant cette période?
Connu:
Masse de l'objet = 5 kg
La vitesse initiale (V1) = 2,5 m / s
La vitesse de l'objet final (V2) = 3,5 m / s
A demandé:
Le travail total effectué sur l'objet?
Répondre:
W = ΔE k
W = 1/2 m (v 2 2-v 1 2)
W = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)
W = 15 joules
Ainsi, le travail total appliqué à l'objet est de 15 Joules.
Exemple de problème 4 Énergie mécanique
Une pomme d'une masse de 300 grammes tombe du poho à une hauteur de 10 mètres. Si la magnitude de la gravité (g) = 10 m / s2, calculez l'énergie mécanique dans les pommes!
Connu:
- masse de l'objet: 300 grammes (0,3 kg)
- gravité g = 10 m / s2
- hauteur h = 10 m
A demandé:
Pommes à énergie mécanique (Em)?
Répondre:
Si l'objet tombe et que la vitesse est inconnue, alors l'énergie cinétique (Ek) est supposée être nulle (Ek = 0)
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Ep
Em = mgh
Em = 0,3 kg. 10 .10
Em = 30 joules
Conclusion
L'énergie mécanique possédée par la pomme tombée est de 30 joules.
Exemple de problème 5 Énergie mécanique
Un livre de 1 kg est tombé du bâtiment. Lorsqu'il tombe au sol, la vitesse du livre est de 20 m / s. Quelle est la hauteur du bâtiment où le livre est tombé si la valeur de g = 10 m / s2?
Connu
- masse m = 1 kg
- vitesse v = 20 m / s
- gravité g = 10 m / s2
A demandé
Hauteur du bâtiment (h)
Répondre
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Ep = maximum
Ek1 = 0 (car le livre n'a pas encore bougé
Ep2 = 0 (car le livre est déjà au sol et n'a pas de hauteur)
Ek2 = maximum
m1.g.h1 + 0 = 0 + 1/2 m1.v 2 2
1 x 10 xh = 1/2 x 1 x (20) 2
10 xh = 200
h = 200/10
h = 20 mètres.
Conclusion
Ainsi, la hauteur du bâtiment où le livre est tombé est de 20 mètres de haut.
Exemple de problème 6 Trouvez la vitesse si l'énergie cinétique est connue
Quelle est la vitesse d'un objet d'une masse de 30 kg avec une énergie cinétique de 500 J?
EK = 1/2 x mv2
500 = 1/2 x 30 x v2
500 = 1/2 x 30 x v2
v2 = 33,3
v = 5,77 m / s
Exemple de problème 7 Trouver la masse si l'énergie cinétique est connue
Quelle est la masse d'un objet avec une énergie cinétique de 100 J et une vitesse de 5 m / s?
EK = 0,5 x mv2
100 J = 0,5 xmx 52
m = 8 kg
Ainsi la discussion sur la formule de l'énergie cinétique cette fois. J'espère que cette discussion est utile et que vous pouvez la comprendre.
Vous pouvez également lire divers résumés d'autres matériels scolaires à Saintif.
Référence
- Qu'est-ce que l'énergie cinétique - Khan Academy
- Énergie cinétique - Classe de physique
- Énergie cinétique, potentielle, mécanique | Formules, explications, exemples, questions - TheGorbalsla.com
- Effort et énergie - Studio d'étude