Energia kinetyczna

Energia

Energia kinetyczna

Inną, niezwykle ważną (jeśli nie w ogóle najważniejszą) postacią energii jest energia kinetyczna. Jej nazwa pochodzi od greckiego terminu „kineo” (ruch), co słusznie sugeruje, że jest ona związana z ruchem ciała.

Wartość energii kinetycznej jest równa pracy, jaką trzeba włożyć, aby rozpędzić ciało.

Po wykonaniu tej pracy rozpędzone ciało będzie posiadało energię ruchu - „zgromadzoną” pracę rozpędzania. Energię tę można z kolei wykorzystać na wykonanie zmian w otoczeniu – np. rozpędzona kula kamienna wystrzelona ze średniowiecznego działa może zburzyć mur, kula tocząca się po torze rozrzuca kręgle, rozpędzona woda porusza łopatki turbiny itp. W większości typowych przypadków odzyskanie, omawianej w poprzednim rozdziale, energii potencjalnej odbywa się za pośrednictwem energii kinetycznej.

Energię kinetyczną obliczamy ze wzoru:

Znaczenie symboli:
v - prędkość ciała
m - masa ciała

Krótkie FAQ (odpowiedzi na typowe pytania) energii kinetycznej:

Od czego zależy energia kinetyczna?

Oczywiście od prędkości, no i masy ciała. Jednak nie jest ona prostym iloczynem tych wielkości – jednak prędkość „znaczy” więcej, bo jest podniesiona do kwadratu.

Trzeba przy tym dodać, że energia kinetyczna zależy od układu odniesienia - w jednym układzie może być inna niż w drugim.

Dlaczego energia kinetyczna rośnie bardziej ze wzrostem prędkości niż masy?

- wynika to z faktu, że praca związana z rozpędzaniem ciała o kolejny metr na sekundę jest większa dla ciał poruszających się szybko, niż dla tych wolnych. Tak musi być, bo praca, to siła razy droga, a przy szybkim ruchu i tej samej sile napędzającej, droga ta będzie większa. Fakt ten łatwo jest „poczuć” kierując samochodem – gdy chcemy wyprzedzać przy dużej prędkości wtedy moc silnika nie wystarcza już na tak sprawne przyspieszanie, jak przy małych prędkościach.

Czy powyższy wzór na energię kinetyczną jest ścisły?

- pewne odchylenia od omawianego wzoru mogą pojawić się dla ciał poruszających się z ogromnymi prędkościami (bliskimi prędkości światła). Efekt ten (nazywany efektem relatywistycznym) związany jest z teorią względności Einsteina. Na szczęście można przyjąć, że dla typowych, (a nawet w zwykłym pojęciu dużych) prędkości wzór jest bardzo dokładny – np. dla rakiety poruszającej się z pierwszą prędkością kosmiczną poprawka relatywistyczna jest tak mała, że nie mieści się na moim kalkulatorze - jest poniżej jednej miliardowej.