Energia kinetyczna: koncepcja

Energia kinetyczna jest z definicjiwartość równa połowie masy poruszającego się ciała pomnożona przez kwadrat prędkości tego ciała. To jedno z najważniejszych pojęć współczesnej mechaniki. Krótko mówiąc, jest to energia ruchu lub różnica między energią całkowitą a energią spoczynkową. Niemniej jednak jego istota nie jest w pełni uwzględniona we współczesnej nauce.

Energia kinetyczna (z gr. Kinema - ruch) ciała w stanie

bezruch jest zerowy.Często wartość ta wiąże się nie tylko z masą i prędkością. Tak więc, zgodnie z jedną definicją, energia kinetyczna to praca wykonywana z określoną prędkością. Mierzone w dżulach.

Energia kinetyczna układu jest wielkością ściśle związaną z prędkością każdego z jego punktów.

Jest postrzegana jako posuwająca się naprzód,tak w rotacji. Pierwszy przypadek został już szczegółowo wyjaśniony powyżej, jest to połowa masy obiektu pomnożona przez jego kwadratową prędkość. Energia kinetyczna obrotu ciała jest reprezentowana jako suma energii kinetycznych każdej z elementarnych objętości danego ciała. Lub jako wartość momentu bezwładności pomnożona przez kwadrat prędkości kątowej podzielony przez dwa.

Załóżmy, że istnieje jakieś ciało stałe, które porusza się wokół osi

bez ruchu przechodzi przez to.Obiekt ten można podzielić na małe objętości elementarne, z których każda ma własną masę elementarną. Wokół stałej osi rozważane ciało wykonuje ruchy. Ponadto każda z podstawowych objętości opisuje okrąg o odpowiednim promieniu. Prędkość kątowa ich obrotu jest taka sama. Dlatego energia kinetyczna danego ciała jest sumą energii kinetycznych wszystkich jego elementów elementarnych poruszających się wokół osi objętości. Uproszczona wersja tej formuły stanowi połowę iloczynu kwadratu prędkości kątowej i momentu bezwładności.

W niektórych przypadkach energia kinetyczna jestsuma energii translacyjnej i obrotowej. Na przykład cylinder ślizgający się bez ślizgania się po linii nachylonej. Idąc dalej, wykonuje jednak ruch translacyjny, jednocześnie poruszając się wokół jego osi.

Jeden ze składników energii kinetycznejobrót to moment bezwładności, o którym wspomniano powyżej. Zależy to od całkowitej masy ciała, a także od jego rozkładu względem osi obrotu. Co to jest? Jest to miara bezwładności ruchu wokół osi, tak jak w ruchu postępowym miarą bezwładności jest masa. To bardzo ważna wartość. Im większy moment bezwładności, tym trudniej jest wprowadzić ciało w stan rotacji. Prędkość kątowa charakteryzuje prędkość, z jaką ciało sztywne porusza się wokół własnej osi. Jednostką miary jest rad / s. Prędkość kątowa to stosunek kąta obrotu do przedziału czasu, w którym przemieszcza się obracający się obiekt.

Twierdzenie o energii kinetycznej można sformułować w przybliżeniu następująco: praca wypadkowej siły przyłożonej do pewnego ciała jest równoważna zmianie energii kinetycznej danego ciała.