13 ESIMERKKEJÄ KINEETTISEN ENERGIAN ARJESTA - TIEDE - 2025

Joitakin esimerkkejä arjen kineettisesta energiasta voi olla vuoristorata, pallo tai auto. Kineettinen energia on energiaa, joka esineellä on liikkuessaan ja sen nopeus on vakio.

Se määritellään pyrkimykseksi, jolla vaaditaan tietyllä massalla olevan kehon kiihdyttämistä, jolloin se siirtyy lepotilasta liiketulle tilaan. On todettu, että siinä määrin kuin kohteen massa ja nopeus ovat vakioita, niin myös sen kiihtyvyys. Tällä tavalla, jos nopeus muuttuu, niin muuttuu myös arvo, joka vastaa kineettistä energiaa.

Kun haluat pysäyttää liikkeessä olevan objektin, on välttämätöntä käyttää negatiivista energiaa, joka estää mainitun esineen tuottaman kineettisen energian arvon. Tämän negatiivisen voiman suuruuden on oltava yhtä suuri kuin kineettisen energian, jotta esine pysähtyy (Nardo, 2008).

Kineettisen energian kerroin lyhennetään yleensä kirjaimilla T, K tai E (E- tai E + voiman suunnasta riippuen). Samoin termi "kinetiikka" on johdettu kreikan sanasta "κίνησις" tai "kinēsis", joka tarkoittaa liikettä. Termi "kineettinen energia" keksittiin ensimmäisen kerran William Thomson (lordi Kevin) vuonna 1849.

Kineettisen energian tutkimuksesta johdetaan kehon liikkumista vaaka- ja pystysuunnassa (putoukset ja siirtymä). Läpäisy-, nopeus- ja iskukertoimet on myös analysoitu.

Esimerkkejä kineettisestä energiasta

Kineettinen energia yhdessä potentiaalin kanssa kattaa suurimman osan fysiikan lueteltavista energioista (muun muassa ydin-, gravitaatio-, elastinen, sähkömagneettinen).

1- pallomaiset rungot

Kun kaksi pallokappaletta liikkuu samalla nopeudella, mutta niiden massat ovat erilaiset, keholla, jolla on suurempi massa, kehittyy suurempi kineettisen energian kerroin. Näin on kahdella erikokoisella ja -painoisella marmorilla.

Kineettisen energian käyttöä voidaan havaita myös heitettäessä palloa niin, että se pääsee vastaanottimen käsiin.

Pallo siirtyy lepotilasta liiketilaan, jossa se saa kineettisen energian kerroimen, joka nollataan, kun vastaanotin on tarttunut siihen.

2 - vuoristorata

Kun vuoristorata-autot ovat yläosassa, niiden kineettisen energian kerroin on nolla, koska nämä autot ovat levossa.

Kun painovoima houkuttelee heitä, ne alkavat liikkua täydellä nopeudella laskeutumisen aikana. Tämä tarkoittaa, että kineettinen energia kasvaa vähitellen nopeuden kasvaessa.

Kun vuoristorata-autossa on enemmän matkustajia, kineettisen energian kerroin on suurempi, kunhan nopeus ei pienene. Tämä johtuu siitä, että vaunun massa on suurempi. Seuraavassa kuvassa näet kuinka potentiaalienergia tapahtuu vuorelle kiipetessä ja kineettinen energia sitä laskeutuessa:

3 - baseball

Kun esine on levossa, sen voimat ovat tasapainossa ja kineettisen energian arvo on nolla. Kun baseball-syöttäjä pitää palloa ennen nousua, pallo on levossa.

Kun pallo heitetään, se saa kuitenkin kineettistä energiaa vähitellen ja lyhyessä ajassa voidakseen siirtyä paikasta toiseen (syöttäjän kohdasta vastaanottimen käsiin).

4 - autot

Levossa olevan auton energiakerroin on nolla. Kun tämä ajoneuvo kiihtyy, sen kineettisen energian kerroin alkaa kasvaa siten, että siinä määrin, että nopeus on enemmän, kineettistä energiaa tulee enemmän.

5- Pyöräily

Polkupyöräilijällä, joka on lähtöpisteessä ilman minkäänlaista liikettä, kineettisen energian kerroin on nolla. Kun aloitat polkimen, tämä energia kasvaa. Siten mitä suurempi nopeus, sitä suurempi kineettinen energia.

Kun jarrutusmäärä on saapunut, pyöräilijän on hidastuttava ja kohdistettava vastavoimia pystyäkseen hidastamaan polkupyörää ja palaamaan nolla energiakerroimeen.

6- Nyrkkeily ja isku

Esimerkki iskuvoimasta, joka johdetaan kineettisen energian kertoimesta, ilmenee nyrkkeilyottelua aikana. Molemmilla vastustajilla voi olla sama massa, mutta yksi heistä voi olla nopeampi liikkeissä.

Tällä tavoin kineettisen energian kerroin on suurempi siinä, jolla on suurempi kiihtyvyys, mikä takaa suuremman iskun ja voiman iskulla (Lucas, 2014).

7- Ovien avaaminen keskiajalla

Kuten nyrkkeilijä, kineettisen energian periaatetta käytettiin yleisesti keskiajalla, kun raskaat lyöntivaunut ajettiin linnan porttien avaamiseen.

Mitä nopeammin paino tai tukki liikkeelle ajaa, sitä suurempi isku on.

8- Kivi tai irrottautuminen

Kivin siirtäminen vuoren ylitse vaatii voimaa ja osaamista, etenkin kun kivillä on suuri massa.

Saman kiven laskeutuminen rinnettä tapahtuu kuitenkin nopeasti kehon painovoiman vaikutuksesta. Tällä tavalla kiihtyvyyden kasvaessa kineettisen energian kerroin kasvaa.

Niin kauan kuin kivin massa on suurempi ja kiihtyvyys on vakio, kineettisen energian kerroin on suhteellisesti suurempi.

9- maljakon putoaminen

Kun maljakko putoaa paikastaan, se siirtyy lepotilasta liikkumiseen. Kun painovoima käyttää voimaansa, maljakko alkaa kiihtyä ja kerää vähitellen kineettistä energiaa massaansa. Tämä energia vapautuu, kun maljakko osuu maahan ja murtuu.

10- Rullalautahenkilö

Kun rullalautaa ajava henkilö on lepotilassa, hänen energiakerroin on nolla. Kun se aloittaa liikkeen, sen kineettisen energian kerroin kasvaa vähitellen.

Samoin jos kyseisellä henkilöllä on suuri massa tai rullalauta pystyy menemään nopeammin, hänen kineettinen energia on suurempi.

11- valssatut kiillotetut teräskuulat

Jos kova pallo käännetään takaisin ja vapautetaan törmäämään seuraavan pallon kanssa, vastakkaisessa päässä oleva pallo liikkuu, jos sama toimenpide suoritetaan, mutta kaksi palloa otetaan ja vapautetaan, toinen pää liikkuu. he myös heiluttavat kahta palloa.

Tämä ilmiö tunnetaan lähes joustavana törmäyksenä, jossa liikkuvien pallojen tuottama kineettinen energia ja niiden törmäys toisiinsa ovat minimaaliset.

12- Yksinkertainen heiluri

Yksinkertaisella heilurilla tarkoitetaan massahiukkasta, joka on ripustettu kiinteästä kohdasta tietyn pituisella ja merkityksettömällä massalla olevalla kierteellä, joka on alun perin tasapainossa, kohtisuorassa maahan nähden.

Kun tämä massahiukkaset siirtyvät muuhun kuin alkuperäiseen asentoon ja vapautetaan, heiluri alkaa värähtellä muuttaen potentiaalienergian kineettiseksi energiaksi, kun se ylittää tasapainotilan.

12- joustava

Venyttämällä joustavaa materiaalia se varastoi kaiken energian joustavan mekaanisen energian muodossa.

Jos tämä materiaali leikataan toisesta päästä, kaikki varastoitunut energia muuttuu kineettiseksi energiaksi, joka siirtyy materiaaliin ja sitten toiseen päähän olevaan esineeseen aiheuttaen sen liikkumisen.

13 - vesiputous

Kun vesi putoaa ja kaskaa, se johtuu korkeuden tuottamasta potentiaalisesta mekaanisesta energiasta ja sen liikkeestä johtuvasta kineettisestä energiasta.

Samoin mikä tahansa veden virta, kuten joet, meri tai juokseva vesi, vapauttaa kineettisen energian.

13- purjevene

Tuuli tai liikkuva ilma tuottaa kineettistä energiaa, jota käytetään purjeveneiden kuljettamiseen.

Jos purjeen tuulen määrä on suurempi, purjeveneellä on enemmän nopeutta.

Viitteet

1. Akatemia, K. (2017). Haettu aiheesta Mikä on kineettinen energia?: Khanacademy.org.
2. BBC, T. (2014). Science. Otettu energiasta liikkeellä ollessa: bbc.co.uk.
3. Luokkahuone, TP (2016). Saatu Kinetic Energyltä: physicsclassroom.com.
4. UKK, T. (11. maaliskuuta 2016). Opeta - Kysymyksiä. Saatu esimerkeistä kineettistä energiaa: tech-faq.com.
5. Lucas, J. (12. kesäkuuta 2014). Elävä tiede. Haettu artikkelista Mikä on kineettinen energia?: Livescience.com.
6. Nardo, D. (2008). Kineettinen energia: Liikkeen energia. Minneapolis: Explorin Science.
7. (2017). softschools.com. Saatu Kinetic Energy -yrityksestä: softschools.com.