잠재력과 운동 에너지는 두 가지 주요 에너지 유형입니다. 다음은 정의, 예제, 단위, 공식 및 계산 방법을 포함하여 운동 에너지를 살펴 보는 것입니다.
운동 에너지 정의
물리학에서 운동 에너지는 물체가 움직임으로 인한 에너지입니다. 주어진 질량의 몸체를 휴식에서 특정 속도로 가속하는 데 필요한 작업으로 정의됩니다. 질량이 속도에 도달하면 속도가 변하지 않는 한 운동 에너지는 변경되지 않습니다. 그러나 속도와 운동 에너지는 기준 프레임에 의존합니다. 다시 말해, 물체의 운동 에너지는 변하지 않습니다.
운동 에너지 단위
운동 에너지의 SI 단위는 kg⋅m⋅s 인 joule (j)입니다. 운동 에너지의 영어 단위는 풋 파운드 (ft⋅lb)입니다. 운동 에너지는 스칼라 양입니다. 크기는 있지만 방향은 없습니다.
운동 에너지 예
당신이 생각할 수있는 것은 질량 (또는 명백한 질량)과 운동이 운동 에너지의 예입니다. 운동 에너지 예에는 다음이 포함됩니다.
- 비행 항공기, 조류 또는 슈퍼 히어로
- 걷기, 조깅, 자전거 타기, 수영, 춤 또는 달리기
- 물체가 떨어지거나 떨어지는
- 공을 던지는
- 자동차 운전
- yo-yo와 놀고
- 로켓 발사
- 풍차 회전
- 하늘을 가로 질러 움직이는 구름
- 바람
- 눈사태
- 폭포 또는 흐르는 흐름
- 와이어를 통해 흐르는 전기
- 궤도 위성
- 지구로 떨어지는 유성
- 스피커에서 귀로 움직이는 소리
- 원자 핵을 공전하는 전자
- 태양에서 지구로 이동하는 빛 (광자는 운동량이 있으므로 명백한 질량이 있습니다)
운동 에너지 공식
운동 에너지 (KE)의 공식은 에너지를 질량 (M) 및 속도 (V)와 관련시킵니다.
ke =1/2 mv
질량은 항상 양수 값이고 어떤 값의 제곱은 양수이기 때문에, 운동 에너지는 항상 양수입니다. 또한 이것은 운동 방향에 관계없이 속도가 가장 큰 경우 최대 운동 에너지가 발생한다는 것을 의미합니다.
운동 에너지 방정식에서 물체의 속도가 질량보다 중요하다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 작은 물체조차도 빠르게 움직이면 운동 에너지가 많습니다.
운동 에너지 공식은 고전 물리학에서 작동하지만 속도가 빛의 속도에 접근하면 진정한 에너지에서 벗어나기 시작합니다 ( c ).
운동 에너지를 계산하는 방법
운동 에너지 문제를 해결하기위한 열쇠는 1 joule이 1 kg⋅m⋅s와 같다는 것을 기억하는 것입니다. 속도는 속도의 크기이므로 운동 에너지 방정식에서 사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 단위를 분수로 시청하십시오. 예를 들어 (1)/(400 m/s)는 (1/400) s/m과 동일합니다.
예제 #1
1.4 m/s의 속도로 움직이는 68kg 사람의 운동 에너지를 계산하십시오 (즉, 전형적인 사람의 운동 에너지)
ke =1/2 mv
숫자를 연결하는 것 :
ke =1/2 (68 kg) (1.4 m/s)
ke =66.64 kg⋅m⋅s
ke =66.64 J
예제 #2
1000 j의 운동 에너지로 20m/s로 움직이는 물체의 질량을 계산하십시오.
운동 에너지 방정식을 재 배열하여 질량을 해결하십시오 :
M =2KE/V.
m =(2) (1000 kg⋅m⋅s)/(20 m/s)
M =(2000 kg⋅m⋅s)/(400 m/s)
M =5 kg
운동과 잠재적 에너지의 차이
운동 에너지는 잠재적 에너지로 변형 될 수 있으며 그 반대도 마찬가지입니다. 운동 에너지는 신체의 움직임과 관련된 에너지이며, 잠재적 에너지는 물체의 위치로 인한 에너지입니다. 다른 모든 유형의 에너지 (예 :전기 에너지, 화학 에너지, 열 에너지, 원자력)에는 운동 에너지, 잠재적 에너지 또는이 둘의 조합이 있습니다. 시스템의 운동 및 잠재적 에너지의 합은 에너지 보존으로 인해 일정합니다. 양자 역학에서 운동 및 잠재적 에너지의 합을 해밀턴이라고합니다.
마찰이없는 롤러 코스터는 운동 에너지와 잠재적 에너지 사이의 상호 작용의 좋은 예입니다. 트랙의 상단에서 롤러 코스터는 최대 잠재적 에너지를 가지고 있지만 최소 운동 에너지 (0)를 가지고 있습니다. 카트가 트랙을 내려 가면 속도가 증가합니다. 트랙의 바닥에서, 잠재적 에너지는 최소 (0)이며 운동 에너지는 최대입니다.
참조
- Goel, V. K. (2007). 물리학의 기초 . Tata McGraw-Hill Education. ISBN 978-07-062060-5.
- Serway, Raymond A.; Jewett, John W. (2004). 과학자와 엔지니어를위한 물리학 (6th ed.). 브룩스/콜. ISBN 0-534-40842-7.
- Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). 현대 물리학 (제 4 판). W. H. 프리먼. ISBN 0-7167-4345-0.
