운동 에너지는 물체가 움직일 때 소유하는 에너지입니다. 운동 에너지 공식은 위치 에너지 및 기계적 에너지와 밀접한 관련이 있습니다.
이 토론에서는 이해하기 쉽도록 문제의 맥락 및 예와 함께 운동 에너지에 대한 설명을 제공 할 것입니다.
… 운동 에너지에 대한 논의는 중, 고등학교 물리학 자료에서 자주 나타나기 때문에 UN (National Examination) 문제에서도 매우 자주 나옵니다.
에너지의 정의
에너지는 일을 할 수있는 능력의 척도입니다.
따라서 테이블 밀기, 물건 들어 올리기, 달리기 등 모든 활동에서 에너지가 필요합니다.
많은 유형의 에너지가 있으며 주요 에너지는
- 운동 에너지
- 잠재력
운동 에너지와 위치 에너지의 조합을 기계 에너지라고도합니다.
운동 에너지
운동 에너지는 움직이는 물체가 소유 한 에너지입니다.
운동이라는 단어는 이동을 의미하는 그리스어 kinetikos에서 유래했습니다. 따라서 그로부터 모든 움직이는 물체는 물론 운동 에너지를 가지고 있습니다.
운동 에너지의 값은 물체의 질량 및 속도와 밀접한 관련이 있습니다. 운동 에너지의 양은 질량의 크기에 정비례하고 물체 속도의 제곱에 비례합니다.
질량과 속도가 큰 물체는 움직일 때 큰 운동 에너지를 가져야합니다. 반대로 질량과 속도가 작은 물체는 운동 에너지도 작습니다.
운동 에너지의 예로는 당신이 달릴 때 움직이는 트럭과 다양한 다른 움직임이 있습니다.
돌을 던질 때 관찰 할 수있는 또 다른 예입니다. 던지는 바위는 속도가 있어야하므로 운동 에너지가 있습니다. 이 암석이 그 앞에있는 목표물에 부딪혔을 때이 암석의 운동 에너지를 볼 수 있습니다.
잠재력
잠재 에너지는 위치 또는 위치 때문에 물체가 소유 한 에너지입니다.
매우 명확한 형태, 즉 물체가 움직일 때 위치 에너지는 특정 형태를 갖지 않는 운동 에너지와는 대조적으로.
이는 잠재적 에너지가 기본적으로 여전히 잠재적이거나 자연에 저장된 에너지이기 때문입니다. 그리고 그가 그의 위치를 바꿀 때만 나올 것입니다.
쉽게 찾을 수있는 위치 에너지의 예는 봄의 위치 에너지입니다.
스프링을 짜면 잠재적 인 에너지가 저장됩니다. 그렇기 때문에 스프링 그립을 놓으면 밀기를 할 수 있습니다.
이것은 저장된 에너지가 위치 에너지 형태로 방출 되었기 때문에 발생합니다.
기계적 에너지
기계적 에너지는 운동 에너지와 위치 에너지의 총량입니다.
기계적 에너지는 특정한 고유 한 특성을 가지고 있습니다.
예를 들어 나무에서 익은 망고를 생각해보십시오.
나무에있을 때 망고는 그 위치 때문에 위치 에너지를 가지고 있고, 고정되어 있기 때문에 운동 에너지가 없습니다.
그러나 망고가 익어 떨어지면 위치가 바뀌면서 위치 에너지가 감소하고 속도가 계속 증가함에 따라 운동 에너지가 증가합니다.
롤러 코스터의 사례를 보면 똑같은 것을 이해할 수 있습니다.
또한이 토론에서는 운동 에너지의 주제에 초점을 맞출 것입니다.
또한 읽으십시오 : 세계의 화석 연료가 고갈 될까요? 분명히 아닙니다운동 에너지의 유형과 공식
운동 에너지는 운동에 따라 여러 유형으로 존재하며 각각 고유의 운동 에너지 공식을 가지고 있습니다.
다음은 유형입니다
운동 에너지 공식 (번역 운동 에너지)
이것은 운동 에너지의 가장 기본적인 공식입니다. 병진 운동 에너지 또는 소위 운동 에너지는 물체가 병진 이동시 운동 에너지입니다.
E k = ½ xmx v2
정보 :
m = 강체 질량 (kg)
v = 속도 (m / s)
E k = 운동 에너지 (줄)
회전 운동 에너지 공식
실제로 모든 객체가 선형 전환으로 움직이는 것은 아닙니다. 원형 또는 회전 운동으로 움직이는 물체도 있습니다.
이러한 유형의 운동에 대한 운동 에너지 공식을 회전 운동 에너지 공식이라고하며 그 값은 일반 운동 에너지와 다릅니다.
회전 운동 에너지의 매개 변수는 관성 모멘트와 각속도를 사용하며 다음 공식으로 작성됩니다.
E r = ½ x I x ω2
정보 :
I = 관성 모멘트
ω = 각속도
따라서 회전 운동 에너지를 계산하려면 먼저 관성 모멘트와 물체의 각속도를 알아야합니다.
상대 론적 운동 에너지 공식
상대 론적 운동 에너지는 물체가 매우 빠르게 움직일 때의 운동 에너지입니다.
너무 빠르기 때문에 상대 론적으로 움직이는 물체는 빛의 속도에 접근하는 속도를 가지고 있습니다.
실제로 큰 물체가이 속도에 도달하는 것은 거의 불가능합니다. 따라서이 매우 빠른 속도는 일반적으로 원자를 구성하는 입자에 의해 달성됩니다.
상대 운동 에너지에 대한 공식은 운동이 더 이상 고전적인 뉴턴 역학과 호환되지 않기 때문에 일반 운동 에너지와 다릅니다. 따라서 접근은 아인슈타인의 상대성 이론으로 수행되며 공식은 다음과 같이 작성할 수 있습니다.
E k = (γ-1) mc2
여기서 γ는 상대 론적 상수, c는 빛의 속도, m은 물체의 질량입니다.
노력과 에너지 관계
일 또는 일은 변위를 경험하는 물체 또는 물체에 힘이 가하는 에너지의 양입니다.
일 또는 일은 변위 방향으로 힘에 의해 이동 한 거리의 곱으로 정의됩니다.
형태로 표현
W = Fs
여기서 W = 일 (줄), F = 힘 (N), s = 거리 (m)입니다.
비즈니스 개념을 더 잘 이해할 수 있도록 다음 그림을보십시오.
일의 가치는 그것이 변위되는 힘의 방향에 따라 양수 또는 음수 일 수 있습니다.
물체에 가해지는 힘이 변위와 반대 방향이면 가해지는 작업은 음수입니다.
적용된 힘이 변위와 같은 방향이면 물체는 긍정적 인 일을하고있는 것입니다.
적용된 힘이 각도를 형성하면 작업 값은 물체의 움직임 방향에 대한 힘을 기준으로 만 계산됩니다.
일은 운동 에너지와 밀접한 관련이 있습니다.
일 값의 양은 운동 에너지의 변화와 같습니다.
이것은 다음과 같이 표시됩니다.
W = ΔE K = 1 m (V 2 2 -v 1 2)
여기서 W = 일, = 운동 에너지의 변화, m = 물체의 질량, v 2 2 = 최종 속도, v 1 2 = 초기 속도.
일상 생활에서 에너지 개념의 적용 사례
위치 에너지 적용의 예, 즉
- 투석기의 작동 원리
투석기에는 바위 발사기 또는 장난감 총알 역할을하는 고무 또는 스프링이 있습니다. 잡아 당겨 잡고있는 고무 또는 스프링에는 위치 에너지가 있습니다. 고무 나 스프링이 풀리면 위치 에너지가 운동 에너지로 바뀝니다.
- 수력 발전의 작동 원리
사용 된 원리는 수집 된 물의 중력 잠재력을 증가시킴으로써 거의 동일합니다.
운동 에너지를 적용하는 예는 다음과 같습니다.
- 움직이는 코코넛이 나무에서 떨어졌습니다.
이 경우 코코넛은 움직이고 있으며 이는 운동 에너지가 있음을 의미합니다. 이 에너지의 영향은 코코넛이 땅에 부딪 힐 때도 볼 수 있습니다 .
- 공을 차기
축구를 좋아한다면 공을 많이 차야합니다.
공을 차는 것은 운동 에너지와 일의 관계를 적용하는 예입니다. 발로 공을 차는 것은 공에 대한 작업을 의미합니다. 그런 다음 공은이 노력을 운동 에너지로 변환하여 공이 빠르게 움직일 수 있도록합니다.
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운동 에너지 문제의 예 1
500kg의 질량을 가진 자동차는 25m / s의 속도로 이동합니다. 그 속도에서 자동차의 운동 에너지를 계산하십시오! 자동차가 갑자기 브레이크를 밟으면 어떻게됩니까?
알려진 :
자동차 질량 (m) = 500kg
자동차 속도 (v) = 25m / s
질문 :
자동차가 갑자기 브레이크를 밟으면 운동 에너지와 이벤트
대답:
세단 자동차의 운동 에너지는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
Ek = 1/2. m v2
Ek = 1/2. 500. (25) 2
Ek = 156,250 줄
차가 브레이크를 밟으면 차가 멈 춥니 다. 운동 에너지는 브레이크와 차축 및 도로의 타이어 사이의 마찰에 의해 생성되는 열 에너지와 사운드 에너지로 변환됩니다.
운동 에너지 문제 2의 예
지프의 운동 에너지는 560,000 줄입니다. 차의 무게가 800kg이라면 지프의 속도는 ...
알려진 :
운동 에너지 (Ek) = 560,000 줄
자동차 질량 (m) = 800kg
질문 :
자동차 속도 (v)?
대답:
Ek = 1/2. m v2
v = √ 2 x Ek / m
v = √ 2 x 560,000 / 800
v = 37.42m / s
따라서 지프의 속도는 37.42m / s입니다.
예제 문제 3 운동 에너지와 일
5kg의 질량을 가진 블록이 2.5m / s의 속도로 표면 위로 미끄러집니다. 얼마 후 블록은 3.5m / s의 속도로 이동했습니다. 이 시간 동안 블록에서 수행 된 총 작업은 무엇입니까?
알려진 :
물체의 질량 = 5kg
초기 속도 (V1) = 2.5m / s
최종 물체의 속도 (V2) = 3.5m / s
질문 :
개체에 대한 총 작업?
대답:
W = ΔE k
W = 1 m (V 2 2 V- 1 2)
W = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)
W = 15 줄
따라서 개체에 적용된 총 작업량은 15J입니다.
예제 문제 4 기계적 에너지
300g의 질량을 가진 사과가 10m 높이의 포호에서 떨어집니다. 중력의 크기 (g) = 10m / s2이면 사과의 기계적 에너지를 계산하십시오!
알려진 :
-물체 질량 : 300g (0.3kg)
-중력 g = 10m / s2
-높이 h = 10m
질문 :
기계적 에너지 (Em) 사과?
대답:
물체가 떨어지고 속도를 알 수없는 경우 운동 에너지 (Ek)는 0 (Ek = 0)으로 간주됩니다.
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Ep
Em = mgh
Em = 0.3kg. 10 .10
Em = 30 줄
결론
쓰러진 사과가 소유 한 기계적 에너지는 30 줄입니다.
예제 문제 5 기계적 에너지
1kg의 책이 건물에서 떨어졌습니다. 땅에 떨어질 때 책의 속도는 20m / s입니다. g = 10 m / s2의 값이면 책이 떨어진 건물의 높이는 얼마입니까?
알려진
-질량 m = 1kg
-속도 v = 20m / s
-중력 g = 10m / s2
질문
건물 높이 (h)
대답
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Ep = 최대
Ek1 = 0 (책이 아직 이동하지 않았기 때문에
Ep2 = 0 (책이 이미 바닥에 있고 높이가 없기 때문에)
Ek2 = 최대
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 미터.
결론
그래서 책이 떨어진 건물의 높이는 20 미터입니다.
예제 문제 6 운동 에너지가 알려진 경우 속도 찾기
운동 에너지가 500J이고 질량이 30kg 인 물체의 속도는 얼마입니까?
EK = 1/2 x mv2
500 = 1/2 x 30 x v2
500 = 1/2 x 30 x v2
v2 = 33,3
v = 5.77m / s
예제 문제 7 운동 에너지가 알려진 경우 질량 찾기
운동 에너지가 100J이고 속도가 5m / s 인 물체의 질량은 얼마입니까?
EK = 0.5 x mv2
100 J = 0.5 xmx 52
m = 8kg
따라서 이번에는 운동 에너지 공식에 대한 논의. 이 토론이 유용하고 이해할 수 있기를 바랍니다.
Saintif에서 다른 학교 자료의 다양한 요약을 읽을 수도 있습니다.
참고
- 운동 에너지 란?-Khan Academy
- 운동 에너지-물리학 교실
- 운동, 잠재력, 기계 에너지 | 공식, 설명, 예, 질문-TheGorbalsla.com
- 노력과 에너지-스터디 스튜디오
