Κινητική Ενέργεια και Ορμή
Η κινητική ενέργεια είναι ο τύπος ενέργειας που έχει ένα αντικείμενο ή σωματίδιο ως αποτέλεσμα της κίνησής του. Όταν γίνεται εργασία σε ένα αντικείμενο ασκώντας μια καθαρή δύναμη, το αντικείμενο επιταχύνεται και αποκτά κινητική ενέργεια ως αποτέλεσμα. Η κινητική ενέργεια είναι μια ιδιότητα ενός κινούμενου αντικειμένου ή σωματιδίου που καθορίζεται από τη μάζα του καθώς και από την κίνησή του. Μετάφραση (κίνηση κατά μήκος μιας διαδρομής από μια τοποθεσία σε άλλη), περιστροφή γύρω από έναν άξονα, δόνηση ή οποιοσδήποτε συνδυασμός κινήσεων είναι δυνατή.
Στον στίβο, ο όρος «ορμή» χρησιμοποιείται συχνά. Μια ομάδα με ορμή βρίσκεται σε πορεία, και για να σταματήσει θα χρειαστεί λίγη δουλειά. Μια ομάδα με πολλή ορμή βρίσκεται σε πορεία και δύσκολα θα σταματήσει. Η ορμή είναι ένας όρος της φυσικής που αναφέρεται στο μέγεθος της κίνησης που κατέχει ένα αντικείμενο. Το μομέντουμ ανήκει σε μια αθλητική ομάδα που βρίσκεται σε ανοδική πορεία. Όταν ένα αντικείμενο βρίσκεται σε κίνηση (κινείται), λέγεται ότι έχει ορμή.
Κινητική ενέργεια
Η κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου είναι η ενέργεια που σχετίζεται με αυτό όταν κινείται. «Η ενέργεια που απαιτείται από ένα σώμα για να επιταχυνθεί από την ηρεμία σε μια δηλωμένη ταχύτητα», σύμφωνα με τον ορισμό. Είναι μια ποσότητα με διάνυσμα.
Πρέπει να εφαρμόσουμε δύναμη για να επιταχύνουμε ένα αντικείμενο. Πρέπει να δουλέψουμε για να ασκήσουμε δύναμη. Η ενέργεια μεταφέρεται όταν γίνεται εργασία σε ένα αντικείμενο και το αντικείμενο κινείται με νέα σταθερή ταχύτητα. Η ενέργεια που μεταφέρεται είναι γνωστή ως κινητική ενέργεια και καθορίζεται από τη μάζα και την ταχύτητα που επιτυγχάνεται.
Τύπος για κινητική ενέργεια
Ως μαθηματική έκφραση:
K.E=12mv2
Πού,
m είναι η μάζα του αντικειμένου σε kg.
v είναι η ταχύτητα του αντικειμένου σε m/s.
Μονάδα κινητικής ενέργειας
Τα τζάουλ είναι η μονάδα SI της κινητικής ενέργειας.
Ορμή
Η αρετή της μάζας ενός αντικειμένου είναι η ορμή του. Το γινόμενο της μάζας και της ταχύτητας λέγεται. Είναι μια ποσότητα με διάνυσμα.
Ως ορμή ορίζεται η ποσότητα κίνησης του σώματος. Επειδή όλα τα αντικείμενα έχουν μάζα, αν κινούνται, έχουν ορμή — η μάζα τους κινείται. Οι παράγοντες μάζα και ταχύτητα επηρεάζουν την ορμή. Μπορούμε να αλλάξουμε την ορμή αλλάζοντας τη μάζα ή την ταχύτητά της. μια μονάδα ορμής δημιουργείται πολλαπλασιάζοντας μια μονάδα μάζας με μια μονάδα ταχύτητας.
- Επειδή όλα τα αντικείμενα έχουν μια συγκεκριμένη ποσότητα μάζας, έχουν ορμή καθώς κινούνται ή βρίσκονται σε κίνηση.
- Ως διανυσματική ποσότητα, η ορμή έχει και μέγεθος και κατεύθυνση.
- Η ορμή ενός σωματιδίου είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να σταματήσει μια σταθερή δύναμη.
- Κάθε στοιχείο που βρίσκεται σε ηρεμία δεν έχει ορμή.
- Αν η μάζα ενός στοιχείου παραμένει σταθερή, η ορμή του είναι ανάλογη με την ταχύτητά του.
- Η ορμή ενός αντικειμένου είναι ίση με τη μάζα επί την ταχύτητα του αντικειμένου σε σχέση με μια εξίσωση.
Τύπος ορμής
Η ορμή ενός κινούμενου αντικειμένου μπορεί να περιγραφεί μαθηματικά ως –
p=mv
Πού,
Η ορμή αντιπροσωπεύεται από το γράμμα p.
Η μάζα του αντικειμένου, μετρημένη σε kg, είναι m.
Το v δηλώνει την ταχύτητα του αντικειμένου σε m/s.
Μονάδα ορμής
- m/s είναι η μονάδα ορμής SI.
Σχέση μεταξύ της κινητικής ενέργειας και του τύπου ορμής
Ακολουθεί μια μαθηματική σχέση μεταξύ της κινητικής ενέργειας και της ορμής ενός κινούμενου σώματος:
Εξετάστε τον τύπο της κινητικής ενέργειας:
K.E=12mv2
Διαιρέστε και πολλαπλασιάστε τα m's R.H.S
⟹K.E=12mv2mm
=m2v22m
=mv22m
Το γνωρίζουμε αυτό.
p=mv
Όταν αντικαταστήσουμε το mv στην παραπάνω εξίσωση, παίρνουμε-
K.E=p22m
Η δεδομένη εξίσωση εκφράζει τη σχέση μεταξύ της κινητικής ενέργειας και της ορμής ενός κινούμενου αντικειμένου.
- Αν η ορμή(p) είναι σταθερή, K.E∝1m
- Αν η Κ.Ε (Κινητική Ενέργεια) είναι σταθερή, p∝m
- Αν η μάζα(m) είναι σταθερή, p∝K.E
Παράδειγμα κινητικής ενέργειας
- Επειδή η μάζα ενός φορτηγού είναι σημαντικά μεγαλύτερη από εκείνη ενός αυτοκινήτου, ένα φορτηγό που ταξιδεύει στο δρόμο έχει περισσότερη κινητική ενέργεια από ένα αυτοκίνητο που ταξιδεύει με την ίδια ταχύτητα.
- Επειδή το νερό έχει συγκεκριμένη ταχύτητα και μάζα, ένα ποτάμι που κινείται με συγκεκριμένη ταχύτητα περιέχει κινητική ενέργεια.
- Ένας αστεροειδής που συγκρούεται με τη Γη έχει πολλή κινητική ενέργεια.
- Λόγω της τεράστιας μάζας και της γρήγορης ταχύτητάς του, η κινητική ενέργεια του αεροπλάνου είναι υψηλότερη κατά τη διάρκεια της πτήσης.
Παράδειγμα ορμής
- Ένα τρένο που ταξιδεύει με 120 χιλιόμετρα την ώρα
- Ένα μπέιζμπολ εκτοξεύεται στον αέρα.
- Ένα μεγάλο φορτηγό κινείται.
- μια σφαίρα που εκτοξεύτηκε από πυροβόλο όπλο
- Όταν πετάς μια μπάλα σε κάποιον και αυτή προσγειώνεται σταθερά στο κεφάλι του. Είναι ένα μέτρο του πόσο δύσκολο θα ήταν να σταματήσετε το αντικείμενο.
Συμπέρασμα
Η κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου είναι η ενέργεια που έχει λόγω της κίνησής του στη φυσική. Είναι η ποσότητα εργασίας που απαιτείται για την επιτάχυνση ενός σώματος μιας δεδομένης μάζας από την ηρεμία σε μια ορισμένη ταχύτητα. Το σώμα διατηρεί την κινητική του ενέργεια αφού την αποκτήσει κατά την επιτάχυνση, εκτός εάν αλλάξει η ταχύτητά του. Όταν το σώμα επιβραδύνει από την τρέχουσα ταχύτητά του σε κατάσταση ηρεμίας, κάνει την ίδια ποσότητα εργασίας. Κινητική ενέργεια είναι οποιοσδήποτε όρος στο Lagrangian ενός συστήματος που έχει παράγωγο σε σχέση με το χρόνο.
Ο όρος «ορμή» αναφέρεται στη «μάζα σε κίνηση». Επειδή όλα τα αντικείμενα έχουν μάζα, αν κινούνται, έχουν ορμή – η μάζα τους κινείται. Η ποσότητα της ορμής που διαθέτει ένα αντικείμενο καθορίζεται από δύο παράγοντες:την ποσότητα του υλικού που κινείται και την ταχύτητα με την οποία ταξιδεύει. Οι παράγοντες μάζα και ταχύτητα επηρεάζουν την ορμή. Η ορμή ενός αντικειμένου είναι ίση με τη μάζα επί την ταχύτητα του αντικειμένου σε σχέση με μια εξίσωση.
