Énergie cinétique

Contenu

• Différence entre l'énergie cinétique et l'énergie potentielle
• Formule de calcul de l'énergie cinétique
• Exercices d'énergie cinétique
• Exemples d'énergie cinétique
• Autres types d'énergie

La énergie cinétique C'est celle acquise par un corps du fait de son mouvement et qui se définit comme la quantité de travail nécessaire pour accélérer un corps au repos et d'une masse donnée à une vitesse fixée.

Dit énergie Il est acquis par une accélération, après quoi l'objet le gardera identique jusqu'à ce que la vitesse varie (accélérer ou ralentir) donc, pour s'arrêter, il faudra un travail négatif de la même ampleur que son énergie cinétique accumulée. Ainsi, plus le temps pendant lequel la force initiale agit sur le mobile est long, plus la vitesse atteinte est grande et plus l'énergie cinétique obtenue est grande.

Différence entre l'énergie cinétique et l'énergie potentielle

L'énergie cinétique, ainsi que l'énergie potentielle, s'additionnent au total de l'énergie mécanique (E_m = E_c + E_p). Ces deux manières de énergie mécanique, cinétique et potentiel, ils se distinguent en ce que cette dernière est la quantité d'énergie associée à la position occupée par un objet au repos et il peut être de trois types:

• Énergie potentielle gravitationnelle. Cela dépend de la hauteur à laquelle les objets sont placés et de l'attraction que la gravité exercerait sur eux.
• Énergie potentielle élastique. C'est celui qui se produit lorsqu'un objet élastique retrouve sa forme d'origine, comme un ressort lorsqu'il est décompressé.
• Énergie potentielle électrique. C'est celui contenu dans le travail effectué par un champ électrique spécifique, lorsqu'une charge électrique à l'intérieur de celui-ci se déplace d'un point du champ à l'infini.

Voir également: Exemples d'énergie potentielle

Formule de calcul de l'énergie cinétique

L'énergie cinétique est représentée par le symbole E_c (parfois aussi E_– ou E₊ ou même T ou K) et sa formule de calcul classique est ET_c = ½. m. v²où m représente la masse (en Kg) et v représente la vitesse (en m / s). L'unité de mesure de l'énergie cinétique est Joules (J): 1 J = 1 kg. m²/ s².

Étant donné un système de coordonnées cartésiennes, la formule de calcul de l'énergie cinétique aura la forme suivante: ET_c= ½. m (X² + ẏ² + ¿²)

Ces formulations varient en mécanique relativiste et en mécanique quantique.

Exercices d'énergie cinétique

1. Une voiture de 860 kg roule à 50 km / h. Quelle sera son énergie cinétique?

Nous transformons d'abord les 50 km / h en m / s = 13,9 m / s et appliquons la formule de calcul:

ET_c = ½. 860 kg. (13,9 m / s)² = 83 000 J.

1. Une pierre d'une masse de 1500 kg roule sur une pente en accumulant une énergie cinétique de 675000 J. À quelle vitesse la pierre se déplace-t-elle?

Puisque Ec = ½. m .v² nous avons 675000 J = ½. 1500 Kg. v², et pour résoudre l'inconnu, nous devons v² = 675000 J. 2/1500 Kg. 1, d'où v² = 1350000 J / 1500 Kg = 900 m / s, et finalement: v = 30 m / s après avoir résolu la racine carrée de 900.

Exemples d'énergie cinétique

1. Un homme sur une planche à roulettes. Un skateur sur le U concret éprouve à la fois une énergie potentielle (quand il s'arrête à ses extrémités pendant un instant) et une énergie cinétique (quand il reprend le mouvement vers le bas et vers le haut). Un skateur avec une plus grande masse corporelle acquerra une plus grande énergie cinétique, mais aussi celui dont le skateboard lui permet d'aller à des vitesses plus élevées.
2. Un vase en porcelaine qui tombe. Alors que la gravité agit sur le vase en porcelaine accidentellement déclenché, l'énergie cinétique s'accumule dans votre corps à mesure qu'elle descend et est libérée lorsqu'elle s'écrase contre le sol. Le travail initial produit par le voyage accélère le corps en rompant son état d'équilibre et le reste se fait par la gravité de la Terre.
3. Une balle lancée. En imprimant notre force sur une balle au repos, nous l'accélérons suffisamment pour qu'elle parcourt la distance entre nous et un camarade de jeu, lui donnant ainsi une énergie cinétique qu'ensuite, en l'attaquant, notre partenaire doit contrer avec un travail de grandeur égale ou supérieure. et ainsi arrêter le mouvement. Si la balle est plus grosse, il faudra plus de travail pour l'arrêter que si elle est petite..
4. Une pierre sur une colline. Supposons que nous poussions une pierre sur une colline. Le travail que nous faisons en la poussant doit être supérieur à l'énergie potentielle de la pierre et à l'attraction de la gravité sur sa masse, sinon nous ne pourrons pas la faire monter ou, pire encore, elle nous écrasera. Si, comme Sisyphe, la pierre descend la pente opposée de l'autre côté, elle libèrera son énergie potentielle en énergie cinétique lorsqu'elle descendra. Cette énergie cinétique dépendra de la masse de la pierre et de la vitesse à laquelle elle acquiert lors de sa chute.
5. Un chariot de montagnes russes il acquiert de l'énergie cinétique à mesure qu'il tombe et augmente sa vitesse. Quelques instants avant le début de sa descente, le chariot aura du potentiel et non de l'énergie cinétique; Mais une fois le mouvement amorcé, toute l'énergie potentielle devient cinétique et atteint son maximum dès que la chute se termine et que la nouvelle ascension commence. À propos, cette énergie sera plus grande si le chariot est plein de monde que s'il est vide (il aura une plus grande masse).

Autres types d'énergie