Wie verändert sich die kinetische Energie?

Wir haben bereits darüber gesprochen, was kinetisch istEnergie. Jeder sich bewegende Körper besitzt kinetische Energie: ein Ball, der auf einer glatten Oberfläche rollt, ein fliegendes Flugzeug oder ein Athlet, der von einem Sprungbrett springt. Die kinetische Energie berechnet sich nach der Formel E_K = (mv ^ 2) / 2, wobei m die Masse des Körpers und v seine Geschwindigkeit ist.

Ändert sich die kinetische Energie im ProzessBewegung, oder ist es ständig konstant? Aus der obigen Formel ist ersichtlich, dass sich die kinetische Energie der Körper mit der Änderung der Geschwindigkeit oder Masse des sich bewegenden Körpers ändert. Betrachten wir beide Fälle.

Beispiel 1

Auf einer Landstraße mit KonstantgeschwindigkeitsfahrtenWassertank. Es ist undicht geworden und Wasser fließt kontinuierlich aus dem Loch. Was passiert mit der kinetischen Energie des Tanks nach zwei Stunden Fahrt, wenn sich während dieser Zeit die Masse halbiert?

Um festzustellen, wie sich die kinetische Energie des Tanks ändert, lassen Sie uns die Formel der kinetischen Energie in Erinnerung rufen:

E_K = (mv ^ 2) / 2

Wir wissen, dass sich die Geschwindigkeit des Tanks nicht ändert:

v2 = v1,

aber seine Masse für zwei Stunden wird um 2 mal abnehmen:

m2 = m1.

Daher wird die kinetische Energie des Tanks nach zwei Stunden Fahrt sein:

E2 = (m2 × 〖(v2)〗 ^ 2) / 2 = (m1 s 〖(v1)〗 ^ 2) / 2 = (m1 s 〖v1〗 ^ 2) / 4 = E1

Beispiel 2

Der Skater, der sich wegdrückt, gleitet auf dem Eis. Zu Beginn der Bewegung seiner v_start Geschwindigkeit maximal ist, und dann allmählich abnimmt und die Stoppzeit ist Null 〖(v〗 _stop = 0. In diesem Fall wird die Masse konstant bleibt. Um zu erfahren, wie die kinetische Energie des Skaters von Anfang seiner Bewegung zum Stillstand, die wir verwenden die Formel zur Berechnung der kinetischen Energie:

E = (mv ^ 2) / 2.

Zu Beginn der Bewegung war die kinetische Energie des Skaters

E_Kstart = (m × 〖(v_start)〗 ^ 2) / 2

Im Moment des Anhaltens, die kinetische Energie des Skaters

E_Kstop = (m × 〖(v_stop)〗 ^ 2) / 2 = (m × 0 ^ 2) / 2 = 0

Wir sehen, dass, da die Geschwindigkeit des Skaters zum Zeitpunkt des Stopps gleich Null ist, seine kinetische Energie ebenfalls Null ist. In diesem Fall war die Änderung der kinetischen Energie des Skaters:

ΔE_K = E_Kstart-E_Kstop = E_Kstart-0 = E_Kstart

In diesem Fall war die Änderung der kinetischen Energie des Skaters auf Arbeit zurückzuführen, die durch die Reibungskraft des Gleitens ausgeführt wurde:

AT = ΔE_K

Der Satz über die Veränderung der kinetischen Energie eines Körpers

Die Gleichheit A = ΔE_K heißt Theorem über die Änderung der kinetischen Energie und wird wie folgt entschlüsselt:

Die Veränderung der kinetischen Energie eines Körpers über einen bestimmten Zeitraum entspricht der Arbeit, die in dieser Zeit durch die auf den Körper wirkende Kraft geleistet wird.

Diese Arbeit gilt als positiv, wenn bei ihrer Vollendung die kinetische Energie des Körpers zunimmt. Eine solche Arbeit erzeugt die Elastizität der Sehne und beschleunigt den Pfeil beim Schießen aus dem Bogen.

Die Arbeit gilt als negativ, wenn bei ihrer Beendigung die kinetische Energie des Körpers abnimmt. Zum Beispiel verringert die Schwerkraft, die auf den Ball einwirkt, seine kinetische Energie beim Abprallen vom Boden.

Wenn mehrere Kräfte auf den Körper einwirken, ist die Änderung der kinetischen Energie gleich der Summe der Arbeit aller dieser Kräfte.

Aufgabe:

Bestimmen Sie, welche Art von kinetischer Energie eine Kugel haben wird, die von der Pistole abgenommen hat. Seine Geschwindigkeit beim Verlassen der Waffe beträgt 600 m / s und die Masse beträgt 7,5 g.