If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Fizyka - program rozszerzony I

Kurs: Fizyka - program rozszerzony I > Jednostka 5

Lekcja 2: Energia kinetyczna
Nauki przyrodnicze
Fizyka - program rozszerzony I
Praca i energia
Energia kinetyczna
© 2023 Khan AcademyWarunki użytkowaniapolitykę prywatnościInformacja o plikach cookie

Co to jest energia kinetyczna?

Google Classroom
Co to jest energia kinetyczna? Jaki ma związek z pracą? Tłumaczenie na język polski: fundacja Edukacja dla Przyszłości.

Co to jest energia kinetyczna?

Energia kinetyczna to energia, którą ciało posiada, ponieważ się porusza.
Jeśli chcemy nadać ciału przyspieszenie, musimy przyłożyć do ciała siłę. Siła, działając na ciało w czasie, gdy ciało się porusza, wykona pracę. Praca wykonana przez siłę spowoduje, że ciało zmieni swoją energię kinetyczną i będzie poruszać się z inną, stałą prędkością. Energia, którą w ten sposób zyska lub straci ciało nazywamy energią kinetyczną. Energia kinetyczna zależy od masy i prędkości ciała.
Energia kinetyczna może być przekazana z jednego ciała do drugiego, może także przekształcić się w inną formę energii. Na przykład, kot może wskoczyć na parapet, popchnąć i zrzucić z niego drugiego kota. W tym zderzeniu część energii kinetycznej pierwszego kota zostaje przekazana drugiemu kotu, który zaczyna się poruszać i spada z parapetu, a druga część może się przekształcić w inną formę energii.

Jak obliczyć energię kinetyczną?

Rozważmy prosty przykład. Ciało o masie m, leżące na gładkim, poziomym stole, przebyło ruchem jednostajnie przyspieszonym z przyspieszeniem a odległość d, pod działaniem przyłożonej poziomo siły F. Praca W siły F wynosi:
W=F⋅d=m⋅a⋅d\begin{aligned} W &= F \cdot d \\ &= m · a · d\end{aligned}
Przypomnijmy sobie z kinematyki, jak wyrazić przyspieszenie, jeśli znane są prędkości początkowa i końcowa—v, start subscript, p, end subscript i v, start subscript, k, end subscript, oraz droga d.
W=m⋅d⋅vf2−vi22d=m⋅vf2−vi22=12⋅m⋅vf2−12⋅m⋅vi2\begin{aligned} W &= m\cdot d\cdot \frac{v_\mathrm{f}^2-v_\mathrm{i}^2}{2d} \\ &= m\cdot \frac{v_\mathrm{f}^2-v_\mathrm{i}^2}{2} \\ &= \frac{1}{2}\cdot m \cdot v_\mathrm{f}^2 - \frac{1}{2}\cdot m \cdot v_\mathrm{i}^2 \end{aligned}
A zatem pracę W, wykonaną nad ciałem przez siłę F, można wyrazić jako zmianę wielkości start fraction, 1, divided by, 2, end fraction, m, v, squared— którą będziemy nazywać energią kinetyczną, i oznaczać najczęściej przez K, albo E, start subscript, K, end subscript.
start text, E, n, e, r, g, i, a, space, k, i, n, e, t, y, c, z, n, a, space, end text, K, equals, start fraction, 1, divided by, 2, end fraction, dot, m, dot, v, squared
Zmiana energii kinetycznej ciała równa jest pracy sił zewnętrznych wykonanych nad tym ciałem.
W, start subscript, z, e, w, end subscript, equals, delta, K
To równanie ma ogólny charakter i wyraża zasadę zachowania energii. Energia nigdy nie pojawia się, ani nie znika bez przyczyny, zawsze towarzyszy temu wykonana praca lub przemiana innej formy energii. Zasada zachowania energii jest bardzo ważnym narzędziem do analizowania zjawisk fizycznych.

Jakie własności energii kinetycznej wynikają z tego wzoru?

Zobaczmy, jakie własności można odczytać bezpośrednio ze wzoru na energię kinetyczną.
  • Energia kinetyczna zależy od kwadratu prędkości. To oznacza, że gdy wartość prędkości rośnie dwukrotnie, energia kinetyczna rośnie cztery razy. Samochód jadący z szybkością 80 km/h ma dwa razy większą energie kinetyczną od takiego samego samochodu jadącego z szybkością 40 km/h. Jeśli doszłoby do wypadku, samochód jadący dwa razy szybciej może poczynić cztery razy większe szkody.
  • Energia kinetyczna nie może być ujemna. Kwadrat prędkości może być równy zero, jeśli prędkość jest równa zero, albo jest dodatni.
  • Energia kinetyczna jest liczbą, skalarem, nie zależy od kierunku prędkości, a jedynie od jej wartości. Piłka rzucona do góry z prędkością 5 m/s ma w chwili rzutu dokładnie taką samą energię kinetyczną, co piłka rzucona w prawo z prędkością 5 m/s.
Zadanie 1a: No cóż, jeśli znajdziesz się na drodze szarżującego afrykańskiego słonia, to przygoda ta może się źle skończyć. Załóżmy, że słoń o masie m, equals, 6000 kg szarżuje z szybkością 10 m/s. Z jaką szybkością poruszałaby się kula armatnia o masie 1 kg i takiej samej energii kinetycznej, co szarżujący słoń?
Zadanie 1b: Oceń zniszczenia dokonane przez słonia i kulę armatnią w przypadku zderzenia ze ścianą z cegieł. Które zderzenie silniej wpłynie na ścianę i dlaczego?
Zadanie 2: Gęstość energii, E, start subscript, d, end subscript, uzyskiwanej podczas eksplozji materiału wybuchowego, używanego w armatach okrętowych dużego kalibru wynosi 1, comma, 6, start fraction, start text, M, J, end text, divided by, start text, k, g, end text, end fraction. Załóżmy, że do lufy załadowano pocisk o masie 2000 kg (dwie tony!) (m, start subscript, p, end subscript) i 500 kg tego materiału (m, start subscript, w, end subscript). Jaką prędkość uzyska pocisk w wyniku zapłonu materiału wybuchowego? Dla uproszczenia załóżmy, że eksplozja zachodzi tak szybko, że w tym czasie można zaniedbać wpływ sił zewnętrznych, poza siłą odrzutu wywołaną wybuchem. Zaniedbamy także zmianę temperatury produktów eksplozji.

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Zaloguj się
Na razie brak głosów w dyskusji
Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.