La energía cinética es la energía que posee un objeto cuando se mueve. La fórmula de la energía cinética está estrechamente relacionada con la energía potencial y la energía mecánica.
En esta discusión, proporcionaré una explicación de la energía cinética, junto con el contexto y ejemplos del problema, para que sea más fácil de entender ...
… Debido a que la discusión sobre la energía cinética aparece con mucha frecuencia en el material de física de las escuelas secundarias y secundarias, también aparece con mucha frecuencia en las preguntas de la ONU (Examen Nacional).
Definición de energía
La energía es una medida de la capacidad para realizar un trabajo.
Por lo tanto, en cada actividad, ya sea empujar una mesa, levantar cosas, correr, necesitas energía.
Hay muchos tipos de energía, y la principal es
- Energía cinética
- Energía potencial
La combinación de energía cinética y energía potencial también se llama energía mecánica.
Energía cinética
La energía cinética es la energía que posee un objeto en movimiento.
La palabra cinética proviene de la palabra griega kinetikos que significa moverse. Por lo tanto, a partir de eso, todos los objetos en movimiento, por supuesto, tienen energía cinética.
El valor de la energía cinética está estrechamente relacionado con la masa y la velocidad del objeto. La cantidad de energía cinética es directamente proporcional a la magnitud de la masa y es proporcional al cuadrado de la velocidad del objeto.
Un objeto con una gran masa y velocidad, debe tener una gran energía cinética cuando se mueve. Viceversa, los objetos cuya masa y velocidad son pequeñas, su energía cinética también es pequeña.
Ejemplos de energía cinética son los camiones que se mueven, cuando corres y varios otros movimientos.
Otro ejemplo que puedes observar cuando lanzas piedras. La piedra que arrojes debe tener velocidad y, por lo tanto, tiene energía cinética. Puedes ver la energía cinética de esta roca cuando golpea el objetivo frente a ella.
Energía potencial
La energía potencial es la energía que poseen los objetos debido a su posición o posición.
A diferencia de la energía cinética, que tiene una forma bastante clara, es decir, cuando un objeto se mueve, la energía potencial no tiene una forma determinada.
Esto se debe a que la energía potencial es básicamente energía que todavía es potencial o almacenada en la naturaleza. Y solo saldrá cuando cambie de puesto.
Un ejemplo de energía potencial que puede encontrar fácilmente es la energía potencial en un resorte.
Cuando aprietas un resorte, tiene energía potencial almacenada. Por eso, cuando suelta un resorte, puede ejercer un empujón.
Esto sucede porque se ha liberado la energía almacenada en forma de energía potencial.
Energía mecánica
La energía mecánica es la cantidad total de energía cinética y energía potencial.
La energía mecánica tiene ciertas propiedades únicas, a saber, que bajo la influencia de una fuerza conservadora, la cantidad de energía mecánica siempre será la misma, aunque los valores de energía potencial y cinética sean diferentes.
Digamos, tomemos, por ejemplo, un mango maduro en un árbol.
Cuando está en el árbol, el mango tiene energía potencial debido a su posición y no tiene energía cinética porque está quieto.
Pero cuando el mango está maduro y cae, su energía potencial disminuirá a medida que cambia su posición, mientras que su energía cinética aumenta a medida que su velocidad continúa aumentando.
También puede entender lo mismo si observa el ejemplo de un caso en una montaña rusa.
Además, en esta discusión, me centraré en el tema de la energía cinética.
Lea también: ¿Se acabarán los combustibles fósiles en el mundo? Aparentemente noTipos y fórmulas de energía cinética
La energía cinética existe en varios tipos según su movimiento, y cada uno tiene su propia fórmula de energía cinética.
Los siguientes son los tipos
Fórmula de energía cinética (energía cinética de traslación)
Esta es la fórmula más básica para la energía cinética. La energía cinética de traslación o la llamada energía cinética es la energía cinética cuando los objetos se mueven en traslación.
E k = ½ xmx v2
Informacion:
m = masa del cuerpo rígido (kg)
v = velocidad (m / s)
E k = energía cinética (Joule)
Fórmula de energía cinética rotacional
De hecho, no todos los objetos se mueven en una transición lineal. También hay objetos que se mueven en un movimiento circular o de rotación.
La fórmula de energía cinética para este tipo de movimiento se llama fórmula de energía cinética rotacional y sus valores son diferentes de la energía cinética ordinaria.
Los parámetros en energía cinética rotacional utilizan el momento de inercia y la velocidad angular, que se escriben en la fórmula:
E r = ½ x yo x ω2
Informacion:
I = momento de inercia
ω = velocidad angular
Entonces, para calcular la energía cinética de rotación, primero debe conocer el momento de inercia y la velocidad angular del objeto.
Fórmulas de energía cinética relativista
La energía cinética relativista es energía cinética cuando un objeto se mueve muy rápido.
Debido a que es tan rápido, los objetos que se mueven de manera relativista tienen una velocidad que se acerca a la velocidad de la luz.
En la práctica, es casi imposible que los objetos grandes alcancen esta velocidad. Por lo tanto, esta gran velocidad la alcanzan generalmente las partículas que forman el átomo.
La fórmula de la energía cinética relativista difiere de la energía cinética ordinaria porque su movimiento ya no es compatible con la mecánica newtoniana clásica. Por tanto, el enfoque se lleva a cabo con la teoría de la relatividad de Einstein y la fórmula se puede escribir de la siguiente manera
E k = (γ-1) mc2
Donde γ es la constante relativista, c es la velocidad de la luz y m es la masa del objeto.
Relación energética con esfuerzo
Trabajo o trabajo es la cantidad de energía que ejerce una fuerza sobre objetos u objetos que experimentan desplazamiento.
Trabajo o trabajo se define como el producto de la distancia recorrida por la fuerza en la dirección del desplazamiento.
Expresado en la forma
W = Fs
Donde W = Trabajo (Joule), F = Fuerza (N) ys = Distancia (m).
Mire la siguiente imagen para comprender mejor el concepto de negocio.
El valor del trabajo puede ser positivo o negativo según la dirección de la fuerza con la que se desplaza.
Si la fuerza ejercida sobre el objeto está en la dirección opuesta a su desplazamiento, entonces el trabajo ejercido es negativo.
Si la fuerza aplicada está en la misma dirección que el desplazamiento, entonces el objeto está realizando un trabajo positivo.
Si la fuerza aplicada forma un ángulo, entonces el valor del trabajo solo se calcula en base a la fuerza en la dirección del movimiento del objeto.
El trabajo está estrechamente relacionado con la energía cinética.
El valor del trabajo es igual al cambio de energía cinética.
Esto se denota como:
W = ΔE k = 1/2 m (v 2 2 -v 1 2)
Donde W = trabajo, = cambio en la energía cinética, m = masa del objeto, v 2 2 = velocidad final y v 1 2 = velocidad inicial.
Ejemplos de aplicación del concepto de energía en la vida cotidiana
Ejemplos de aplicación de energía potencial, a saber
- El principio de funcionamiento de la catapulta.
En la catapulta, hay una goma o resorte que funciona como lanzador de piedras o bala de juguete. El caucho o el resorte que se tira y se sujeta tiene energía potencial. Si se suelta la goma o el resorte, la energía potencial se convertirá en energía cinética.
- El principio de funcionamiento de la energía hidroeléctrica.
El principio utilizado es casi el mismo, es decir, aumentando el potencial gravitacional del agua recogida.
Ejemplos de aplicación de energía cinética son:
- El coco en movimiento cayó del árbol
En este caso, la fruta del coco se está moviendo, lo que significa que tiene energía cinética. El impacto de esta energía también se puede ver cuando el coco golpea el suelo.
- Pateando la pelota
Si te gusta jugar al fútbol, entonces también debes patear mucho la pelota.
Patear una pelota es un ejemplo de cómo aplicar la relación entre la energía cinética y el trabajo. Patea la pelota con el pie, lo que significa que estás trabajando en la pelota. Luego, la pelota convierte este esfuerzo en energía cinética para que la pelota pueda moverse rápidamente.
Lea también: La planta de energía de Caci Maki Netizen (PLTCMN) es una muy mala ideaUn ejemplo de un problema de energía cinética
Ejemplo de problemas de energía cinética 1
Un automóvil que tiene una masa de 500 kg viaja a una velocidad de 25 m / s. ¡Calcula la energía cinética del automóvil a esa velocidad! ¿Qué pasará si el coche frena de repente?
Conocido:
Masa del coche (m) = 500 kg
Velocidad del coche (v) = 25 m / s
Preguntó:
Energía cinética y eventos si el automóvil frena repentinamente
Responder:
La energía cinética de un automóvil sedán se puede calcular de la siguiente manera:
Ek = 1/2. m v2
Ek = 1/2. 500. (25) 2
Ek = 156,250 Julios
Cuando el automóvil frena, el automóvil se detiene. La energía cinética se transformará en energía térmica y energía sonora generada por la fricción entre los frenos y los ejes y los neumáticos en la carretera.
Ejemplo de problema de energía cinética 2
Un jeep tiene una energía cinética de 560.000 julios. Si el automóvil tiene una masa de 800 kg, entonces la velocidad del jeep es ...
Conocido:
Energía cinética (Ek) = 560.000 Joule
Masa del coche (m) = 800 kg
Preguntó:
Velocidad del coche (v)
Responder:
Ek = 1/2. m v2
v = √ 2 x Ek / m
v = √ 2 x 560 000/800
v = 37,42 m / s
Entonces la velocidad del jeep es 37.42 m / s
Problema de ejemplo 3 Energía cinética y trabajo
Un bloque que tiene una masa de 5 kg se desliza sobre la superficie a una velocidad de 2.5 m / s. Algún tiempo después, el bloque viajaba a una velocidad de 3,5 m / s. ¿Cuál es el trabajo total realizado en el bloque durante este tiempo?
Conocido:
Masa del objeto = 5 kg
La velocidad del objeto original (V1) = 2.5 m / s
La velocidad del objeto final (V2) = 3,5 m / s
Preguntó:
¿El trabajo total realizado en el objeto?
Responder:
W = ΔE k
Ancho = 1/2 m (v 2 2-v 1 2)
Ancho = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)
W = 15 julios
Entonces, el trabajo total aplicado al objeto es de 15 julios.
Problema de ejemplo 4 Energía mecánica
Una manzana con una masa de 300 gramos cae del poho a una altura de 10 metros. Si la magnitud de la gravedad (g) = 10 m / s2, ¡calcule la energía mecánica en las manzanas!
Conocido:
- masa del objeto: 300 gramos (0,3 kg)
- gravedad g = 10 m / s2
- altura h = 10 m
Preguntó:
¿Manzanas de energía mecánica (Em)?
Responder:
Si el objeto cae y se desconoce la velocidad, se supone que la energía cinética (Ek) es cero (Ek = 0)
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Ep
Em = mgh
Em = 0,3 kg. 10 .10
Em = 30 julios
Conclusión
La energía mecánica que posee la manzana caída es de 30 julios.
Problema de ejemplo 5 Energía mecánica
Un libro que pesaba 1 kg cayó del edificio. Cuando cae al suelo, la velocidad del libro es de 20 m / s. ¿Cuál es la altura del edificio donde cayó el libro si el valor de g = 10 m / s2?
Conocido
- masa m = 1 kg
- velocidad v = 20 m / s
- gravedad g = 10 m / s2
Preguntó
Altura del edificio (h)
Responder
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Ep = máximo
Ek1 = 0 (porque el libro aún no se ha movido
Ep2 = 0 (porque el libro ya está en el suelo y no tiene altura)
Ek2 = máximo
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 metros.
Conclusión
Entonces, la altura del edificio donde cayó el libro es de 20 metros de altura.
Problema de ejemplo 6 Encuentre la velocidad si se conoce la energía cinética
¿Cuál es la velocidad de un objeto con una masa de 30 kg con una energía cinética 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
Problema de ejemplo 7 Encuentre la masa si se conoce la energía cinética
¿Cuál es la masa de un objeto con una energía cinética de 100 J y una velocidad de 5 m / s?
EK = 0,5 x mv2
100 J = 0,5 x mx 52
m = 8 kg
De ahí la discusión sobre la fórmula de la energía cinética esta vez. Esperamos que esta discusión sea útil y pueda comprenderla.
También puede leer varios resúmenes de otros materiales escolares en Saintif.
Referencia
- Que es la energía cinética - Khan Academy
- Energía cinética - Aula de física
- Energía cinética, potencial, mecánica | Fórmulas, explicaciones, ejemplos, preguntas - TheGorbalsla.com
- Esfuerzo y energía - Estudio de estudio