Движущийся автомобиль это пример такой энергии

Energy is defined as the ability to do work. Energy comes in various forms. Here are 10 common types of energy and examples of them.

Mechanical Energy

Mechanical energy is energy that results from movement or the location of an object. Mechanical energy is the sum of kinetic energy and potential energy.

Examples: An object possessing mechanical energy has both kinetic and potential energy, although the energy of one of the forms may be equal to zero. A moving car has kinetic energy. If you move the car up a mountain, it has kinetic and potential energy. A book sitting on a table has potential energy.

Thermal Energy

Thermal energy or heat energy reflects the temperature difference between two systems.

Example: A cup of hot coffee has thermal energy. You generate heat and have thermal energy with respect to your environment.

Nuclear Energy

Nuclear energy is energy resulting from changes in the atomic nuclei or from nuclear reactions.

Example: Nuclear fission, nuclear fusion, and nuclear decay are examples of nuclear energy. An atomic detonation or power from a nuclear plant are specific examples of this type of energy.

Chemical Energy

Chemical energy results from chemical reactions between atoms or molecules. There are different types of chemical energy, such as electrochemical energy and chemiluminescence.

Example: A good example of chemical energy is an electrochemical cell or battery.

Electromagnetic Energy

Electromagnetic energy (or radiant energy) is energy from light or electromagnetic waves.

Example: Any form of light has electromagnetic energy, including parts of the spectrum we can’t see. Radio, gamma rays, x-rays, microwaves, and ultraviolet light are some examples of electromagnetic energy.

Sonic Energy

Sonic energy is the energy of sound waves. Sound waves travel through the air or another medium.

Example: A sonic boom, a song played on a stereo, your voice.

Gravitational Energy

Energy associated with gravity involves the attraction between two objects based on their mass. It can serve as a basis for mechanical energy, such as the potential energy of an object placed on a shelf or the kinetic energy of the Moon in orbit around the Earth.

Example: Gravitational energy holds the atmosphere to the Earth.

Kinetic Energy

Kinetic energy is the energy of motion of a body. It ranges from 0 to a positive value.

Example: An example is a child swinging on a swing. No matter whether the swing is moving forward or backward, the value of the kinetic energy is never negative.

Potential Energy

Potential energy is the energy of an object’s position.

Example: When a child swinging on a swing reaches the top of the arc, she has maximum potential energy. When she is closest to the ground, her potential energy is at its minimum (0). Another example is throwing a ball into the air. At the highest point, the potential energy is greatest. As the ball rises or falls it has a combination of potential and kinetic energy.

Ionization Energy

Ionization energy is the form of energy that binds electrons to the nucleus of its atom, ion, or molecule.

Example: The first ionization energy of an atom is the energy needed to remove one electron completely. The second ionization energy is energy to remove a second electron and is greater than that required to remove the first electron.

Кинетическая энергия — это энергия движения: если что-то движется, говорят, что оно имеет кинетическую энергию. Согласно классической механике, кинетическая энергия (E) не вращающегося объекта зависит от его массы (m) и скорости (v).

E = ½mv ²

Поскольку энергия является скалярной величиной, она не зависит от направления и всегда положительна. Если вы удвоите массу, вы удвоите и энергию. Однако, если вы удвоите скорость, энергия увеличится в четыре раза.

Кинетическую энергию можно разделить на три группы в зависимости от типа движения объекта.

1. Поступательная кинетическая энергия: это энергия, обусловленная движением из одного положения в другое. Например, поезд, движущийся по рельсам, или предметы, свободно падающие под действием силы тяжести, обладают поступательной кинетической энергией.
2. Вращательная кинетическая энергия: энергия, возникающая из-за вращательного движения. Вращение Земли является прекрасным примером вращательной кинетической энергии.
3. Колебательная кинетическая энергия — это энергия, обусловленная колебательным движением. Движение камертона является ярким примером вибрационной кинетической энергии.

Стандартная единица измерения кинетической энергии является Джоуль. Она может передаваться между объектами и преобразовываться в другие виды энергии.

Например, бегун использует химическую энергию (предоставляемую пищей) для ускорения. В этом случае химическая энергия преобразуется в энергию движения, т.е. кинетическую энергию. Однако этот процесс не является полностью эффективным, так как много энергии теряется в тепле.

Кинетическая энергия в основном проявляется в пяти различных формах: механической, электрической, тепловой, излучающей и звуковой. Чтобы лучше объяснить это количественное свойство, мы собрали несколько простейших и наиболее основных примеров кинетической энергии, которая происходит в повседневной жизни.

1. Движущийся автомобиль

Форма механической энергии

Само определение кинетической энергии — это энергия, которой тело обладает в силу движения. По этому определению каждое движущееся транспортное средство обладает определенной кинетической энергией.

Чем больше масса и скорость транспортного средства, тем больше кинетической энергии он будет иметь. У автомобиля будет более высокая кинетическая энергия, чем у мотоцикла (учитывая, что оба движутся с одинаковой скоростью, но у автомобиля больше массы).

Точно так же летающий истребитель или космический корабль (такой, как Международная космическая станция на низкой околоземной орбите) обладает очень большим количеством кинетической энергии.

2. Езда на велосипеде

Форма механической энергии

Езда на велосипеде — это богатый источник кинетической энергии. Велосипедист изначально имеет химическую энергию, хранящуюся в его организме в результате приема пищи. По мере того как он прикладывает направленную вниз силу на педаль велосипеда, химическая энергия преобразована в кинетическую энергию.

Однако такое преобразование энергии не очень эффективно. Велосипедист также использует значительное количество химической энергии для получения тепла и преодоления трения и сопротивления воздуха.

3. Падение телефона на пол

Форма механической энергии

Что происходит, когда вы случайно роняете свой телефон? Он ускоряется за счет гравитационной силы, набирая скорость и импульс.

Любой падающий объект будет продолжать ускоряться до тех пор, пока восходящая сила сопротивления воздуха полностью не уравновесит нисходящую силу, действующую из-за гравитации. В этом случае, однако, мы можем пренебречь сопротивлением воздуха, так как оно намного ниже силы тяготения.

Изначально, в самой высокой точке, телефон обладает максимальной потенциальной энергией. При падении эта энергия преобразуется в кинетическую энергию. Чем больше масса телефона, тем больше кинетической энергии он будет достигать.

Когда телефон ударяется о пол, эта кинетическая энергия переходит в производство звука, вызывая отскок телефона, и ломает или деформирует его тело.

4. Пуля, выпущенная из пистолета

Форма механической энергии

Пуля, летящая по воздуху, обладает чрезвычайно высокой кинетической энергией. Ее также называют дульной энергией. Если не принимать во внимание внешние факторы (такие, как гравитация и аэродинамика), то дульная энергия примерно указывает на разрушительный потенциал данного огнестрельного оружия или патрона.

Чем быстрее движется пуля и чем она тяжелее, тем выше ее кинетическая энергия и тем больше урона она нанесет.

5. Молния во время грозы

Форма электрической энергии

Электрическая энергия — это вид кинетической энергии, вызываемой потоком отрицательно заряженных электронов. Количество энергии пропорционально скорости движения электронов: чем быстрее они движутся, тем больше энергии они несут. Именно это движение электронов и питает наши электрические устройства.

Молния во время грозы является ярким примером электрической энергии. То, что вы на самом деле видите, это мгновенный разряд электронов, вызванный статическим электричеством в облаках. По мере того как молния нагревает воздух, она производит ударную волну, вызывая звук грозы.

6. Электричество, обеспечиваемое автомобильной аккумуляторной батареей.

Форма электрической энергии

Автомобильный аккумулятор преобразует химическую энергию в электрическую, доступ к которой осуществляется через клеммы аккумулятора. Химический процесс в разрядной батарее освобождает электроны от анода к катоду. Эти движущиеся электроны обеспечивают электричество для цепей в автомобиле.

Для зарядки батареи поток электронов обратный (от катода к аноду). Кроме того, эти аккумуляторы предназначены для выпуска высокого всплеска тока, а затем быстро заряжается.

7. Вибрирующие стереодинамики

Форма звуковой энергии

Звук — это движение энергии через среду (такую как вода или воздух) и вызвано вибрациями. Звуковая энергия распространяется в виде волн и достигает наших барабанных перепонок, которые затем вибрируют, и наш мозг интерпретирует ее как звук.

Стереодинамики (или все, что производит звук) работает таким же образом. Если вы проигрываете его громче и кладете на него руку, вы почувствуете, как он вибрирует. Что на самом деле происходит, так это то, что колонка движется вперед и назад, надавливая на частицы воздуха, что изменяет давление воздуха и генерирует звуковые волны.

Еще одним отличным примером может служить игра на барабанах; когда вы бьете по барабану, его поверхность вибрирует и вызывает звук.
В отличие от света, звук не может проходить через вакуум, так как нет атомов, которые могли бы передавать вибрацию.

8. Фотоны, испускаемые лампой накаливания

Форма излучающей энергии

В традиционной электрической лампочке, также называемой лампой накаливания, электрический ток перемещается от одного металлического контакта к другому. По мере того как течение пропускает через проводы и нить вольфрама, нить нагреют до пункта где она начинает испустить фотоны, небольшие пакеты видимого света.

Лампа также производит много тепла в дополнение к свету. Лампа накаливания мощностью 60 ватт, например, преобразует 60 джоулей электрической энергии в секунду в световую и тепловую энергию — обе формы излучаемой энергии.

Энергия излучения — это энергия, которая перемещается частицами или волнами. Она генерируется электромагнитными волнами, которые мы обычно испытываем в виде тепла.

9. Радиоволны, движущиеся со скоростью света

Форма излучающей энергии

Радиоволны также движутся в форме волн. Они имеют частоты от 3 кГц до 300 ГГц и соответствующие длины волн 100 километров и 1 миллиметр. Как и другие электромагнитные волны, радиоволны движутся со скоростью света. Радиостанции используют эти волны для передачи их содержания на большие расстояния.

Другим хорошим примером излучаемой энергии являются лучи, исходящие от Солнца. Вот почему вы чувствуете себя жарче в солнечном свете, чем в тени.

Форма тепловой энергии

Как и энергия излучения, тепловую энергию можно испытать в виде тепла или излучения. Однако между ними есть большая разница: если энергия излучения описывает движение частиц или волн, то тепловая энергия относится к уровню активности между молекулами и атомами в объекте.

Когда атомы и молекулы движутся быстрее и сталкиваются друг с другом, они создают тепловую энергию. Из-за этого движения тепловая энергия считается формой кинетической энергии.
Кипящая вода — лучший способ визуализации тепловой энергии. При нагревании воды кинетическая энергия отдельных молекул воды увеличивается. И она продолжает расти с температурой до тех пор, пока вода не достигнет точки кипения.

Примером кинетической энергии является также геотермальная энергия, получаемая в результате вулканического действия Земли и распада природных минералов.

Кинетическая энергия – одна из основных тем механики, изучаемая в самом начале школьного курса физики, с которой человек сталкивается на протяжении всей жизни. Без кинетической энергии невозможно кататься на велосипеде, играть в мяч и летать в космос. Давайте узнаем, что же такое кинетическая энергия, для чего она нужна, а также как ее вычислить.

Определение кинетической энергии

Кинетическая энергия – это энергия движения (от греческого слова «кинема» – «движение»). Действие этой энергии встречается повсеместно. Например, в ветряных генераторах или гидроэлектростанциях. Поскольку это энергия движения, то зависит она от скорости и массы движущегося тела.

Полезная информация о кинетической энергии 

Как обозначается кинетическая энергия

В физике энергия обозначается буквой E. Поскольку видов энергии несколько, чтобы не было путаницы, каждый вид энергии обозначается небольшим индексом. Так, например, кинетическая энергия обозначается буквой E с индексом к – Ek.

Единица измерения

Все виды энергии измеряются в джоулях. Кинетическая энергия не исключение. Поскольку она зависит от массы и скорости, то при вычислении можно получить очень большие числа (масса тела, как и скорость, может быть огромной). Чтобы не путаться в цифрах, удобнее всего переводить джоули в килоджоули, килоджоули в мегаджоули и так далее. Килоджоули записываются как кДж, мегаджоуль – МДж. 

1 Дж = 0,001 кДж
1 кДж = 1 000 Дж
1 МДж = 1 000 000 Дж

Формула кинетической энергии

Вычислить кинетическую энергию можно по формуле:

\({\mathrm E}_{\mathrm k}\;=\;\frac{\mathrm{mV}^2}2,\;\mathrm{где}\;\mathrm m\;–\;\mathrm{масса}\;\mathrm{тела},\;\\\mathrm V^2\;–\;\mathrm{скорость}\;\mathrm{тела},\;\mathrm{возведенная}\;\mathrm в\;\mathrm{квадрат}.\)

Несмотря на простоту формулы, вычисляли ее долгим и упорным трудом. Первый ученый, кто предложил учитывать взаимосвязь между энергией и скоростью тела, был Готфрид Лейбниц. Он высказал мысль о том, что кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости, однако эта идея отвергалась многими людьми, поскольку она противоречила закону сохранения импульса. Впоследствии было признано, что энергия и импульс, будучи разными сущностями, могут сохранятся по одинаковому принципу. Так мир пришел к формуле кинетической энергии.

Свойства кинетической энергии

Кинетическая энергия обладает различными свойствами.

1. Кинетическая энергия не зависит от положения точки и направления ее скорости.
2. Если рассматривать кинетическую энергию как функцию, то она будет конечной и непрерывной.
3. Кинетическая энергия не отрицательна.
4. Вся энергия в мире никуда не пропадает и ниоткуда не берется: кинетическая энергия переходит в потенциальную, а потенциальная – в кинетическую.

Задачи на кинетическую энергию с решением

Давайте вместе решим две задачи на кинетическую энергию. 

Задача 1

Владислав решил купить новую машину. Он поехал в салон и выбрал красивую иномарку. Посмотрев документы на авто, Влад заметил, что масса выбранной машины 1900 кг. «Впечатляет!» – подумал он и тут же ее купил. Владислав сел в машину и отправился домой. Приехав, Влад решил вспомнить, с какой скоростью он ехал на новой машине. Оказалось, что максимальная скорость составила 90 км/ч, а минимальная – 72 км/ч. Найдите разность между максимальной и минимальной кинетической энергией автомобиля.

Решение

Чтобы вычислить изменение энергии, нужно найти максимальную и минимальную кинетическую энергию. Для этого используем формулу:

\({\mathrm E}_{\mathrm k}\;=\;\frac{\mathrm{mV}^2}2\)

Поскольку в условии задачи скорость дана в километрах в час, переведем ее в метры в секунду согласно международной системе СИ.

V₁ = 90 км/ч = 25 м/с
V₂ = 72 км/ч = 20 м/с

Теперь найдем максимальную кинетическую энергию:

\(\style{font-family:Arial}{{\mathrm E}_{\mathrm k1}\;=\;\frac{\mathrm{mV}^2}2=\frac{1900\;\mathrm{кг}\;\cdot\;25^2\mathrm м/\mathrm с}2=593750\;\mathrm{Дж}}\)

Теперь найдем минимальную:

\(\style{font-family:Arial}{{\mathrm E}_{\mathrm k2}\;=\;\frac{\mathrm{mV}^2}2=\frac{1900\;\mathrm{кг}\;\cdot\;20^2\mathrm м/\mathrm с}2=380000\;\mathrm{Дж}}\)

Теперь найдем разницу между ними:

\(\style{font-family:Arial}{{{\mathrm E}_{\mathrm k1}}_{}–\;{{\mathrm E}_{\mathrm k2}}_{}=\;593750\;\mathrm{Дж}\;–\;380000\;\mathrm{Дж}\;=\;213\;750\;\mathrm{Дж}\;}\)

Ответ: 213 750 Дж или 213,75 кДж.

Задача 2

Гарри Поттер решил сыграть в Квиддич вместе со своими друзьями. Увы, во время игры команда противника решила нарушить правила и использовать против Гарри запрещенный прием – прихват (захват хвоста метлы соперника, чтобы замедлить его полет или создать для него помехи). Ничего не подозревающий Поттер был не готов к такому, поэтому свалился с метлы на игровое поле. Вычислите кинетическую энергию Гарри Поттера в момент падения, если его масса равна 50 кг, а время падения 2,4 с. Ускорение свободного падения считать равным 10.

Решение

Для начала вспомним формулу нахождения кинетической энергии:

\({\mathrm E}_{\mathrm k}\;=\;\frac{\mathrm{mV}^2}2\)

Масса нам известна, но про скорость ничего в условии задачи не сказано. Поэтому найдем скорость. Для нахождения скорости воспользуемся простой формулой V=g*t, где g – ускорение свободного падения, а t – время падения. Подставим известные значения:

\(\style{font-family:Arial}{\mathrm V\;=\;10\;\mathrm м/\mathrm с^2\;\cdot\;2,4\;\mathrm c=\;25\;\mathrm м/\mathrm с\;}\)

Теперь скорость нам известна, остается подставить имеющиеся данные в формулу для нахождения кинетической энергии:

\(\style{font-family:Arial}{{\mathrm E}_{\mathrm k}\;=\;\frac{\mathrm{mV}^2}2=\frac{50\;\mathrm{кг}\;\cdot\;24^2\mathrm м/\mathrm с}2=14400\;\mathrm{Дж}}\)

Ответ: 14 400 Дж или 14,4 кДж.

Популярные вопросы и ответы

Отвечает Наталия Парфентьева, заведующая кафедрой общей и прикладной физики НИУ «Московский государственный строительный университет», кандидат физико-математических наук

Кинетическая энергия – это форма энергии, связанная с движением тела. Она определяется как работа, которую нужно выполнить, чтобы изменить скорость тела с нуля до данной скорости. В физике кинетическую энергию обозначают символом K. Эта энергия зависит от массы тела и его скорости и определяет его способность совершать работу или причинять повреждения при столкновении.

Примеры кинетической энергии включают в себя человека, который бежит с высокой скоростью. В этом случае его кинетическая энергия будет зависеть как от его массы, так и от скорости. Чем больше масса и скорость, тем больше кинетическая энергия.

Еще один пример – это автомобиль, двигающийся по дороге. Кинетическая энергия автомобиля зависит от массы автомобиля и его скорости. Большой автомобиль, движущийся со значительной скоростью, будет иметь большую кинетическую энергию, что может привести к серьезным последствиям в случае столкновения.

Таким образом, кинетическая энергия играет важную роль в физике и помогает нам понять, как энергия связана с движением тела. Понимание этого понятия позволяет нам анализировать и предсказывать поведение движущихся объектов и применять его в различных областях, таких как автомобильная промышленность, спорт и техника.

Что такое кинетическая энергия в физике?

Формула для вычисления кинетической энергии выглядит следующим образом:

Кинетическая энергия (Е) = 1/2 масса (m) * скорость (v)²

Кинетическая энергия измеряется в джоулях (Дж) в Международной системе единиц (СИ).

Примером кинетической энергии может быть мяч, который движется с высокой скоростью. Если его масса увеличивается или скорость увеличивается, то его кинетическая энергия также увеличивается. Другим примером может быть автомобиль, который движется по дороге. При увеличении скорости автомобиля его кинетическая энергия также увеличивается.

Кинетическая энергия является важным понятием в физике, так как она позволяет описывать и предсказывать движение тел. Она также связана с различными явлениями, такими как тепловая энергия и механическая работа.

Важно отметить, что кинетическая энергия является относительной величиной и зависит от системы отсчета. Она также может быть преобразована в другие виды энергии, такие как потенциальная энергия.

Определение кинетической энергии

Формула для расчета кинетической энергии:

Кинетическая энергия = (масса * скорость^2) / 2

В этой формуле масса измеряется в килограммах (кг), а скорость — в метрах в секунду (м/с).

Примеры применения формулы кинетической энергии:

Как показано в примерах, чем больше масса объекта и его скорость, тем больше его кинетическая энергия.

Формула кинетической энергии

К = 1/2 * m * v^2

где:

• К — кинетическая энергия
• m — масса тела
• v — скорость тела
• ^2 — возводит число в квадрат

Например, у нас есть автомобиль массой 1000 кг, движущийся со скоростью 20 м/с. Чтобы найти его кинетическую энергию, мы должны подставить значения массы и скорости в формулу:

К = 1/2 * 1000 * (20^2) = 200 000 Дж

Таким образом, кинетическая энергия автомобиля составляет 200 000 Дж.

Примеры кинетической энергии

Как видно из таблицы, кинетическая энергия зависит от массы и скорости объекта. Более тяжелые и быстро движущиеся объекты имеют большую кинетическую энергию. Например, автомобиль с массой 1000 кг и скоростью 20 м/с имеет кинетическую энергию 200 000 Дж, в то время как птица с массой 0.1 кг и скоростью 10 м/с имеет кинетическую энергию всего 5 Дж.

Как измеряется кинетическая энергия?

Для измерения кинетической энергии необходимо знать массу движущегося тела и его скорость. Формула для расчета кинетической энергии выглядит следующим образом:

Например, если масса тела составляет 2 кг, а его скорость равна 10 м/с, то кинетическая энергия будет равна:

К = 1/2 * 2 кг * (10 м/с)^2 = 100 Дж

Таким образом, для измерения кинетической энергии необходимо знать массу тела и его скорость и использовать соответствующую формулу.

Закон сохранения кинетической энергии

Этот закон может быть легко объяснен с помощью примеров. Рассмотрим, например, простейшую ситуацию: два тела, движущихся в противоположных направлениях, сталкиваются в результате упругого соударения.

Перед столкновением каждое из тел имеет определенную кинетическую энергию, которая выражается через массу и скорость каждого тела. Во время столкновения происходит обмен энергией между двумя телами. Одно из тел замедляется, а другое ускоряется. Однако сумма кинетических энергий двух тел перед и после столкновения остается неизменной.

То же самое относится и к другим примерам, в которых участвуют тела с кинетической энергией. Например, при падении предмета с высоты вниз, его потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию, позволяя предмету развивать скорость при падении. И в этом случае сумма кинетической и потенциальной энергии остается постоянной, согласно закону сохранения энергии.

Закон сохранения кинетической энергии является фундаментальным принципом в физике. Он позволяет анализировать и предсказывать результаты различных процессов, связанных с движением объектов. Этот закон помогает установить связь между кинетической энергией и другими видами энергии, а также объясняет, почему энергия сохраняется при физических взаимодействиях.

Значение кинетической энергии в жизни человека

Во-первых, кинетическая энергия имеет непосредственное влияние на физическую активность человека. Наша способность двигаться, бегать, поднимать предметы и заниматься спортом основана на наличии кинетической энергии в наших телах. Эта энергия преобразуется в мускульную работу и позволяет нам выполнять различные физические задачи.

Во-вторых, кинетическая энергия играет ключевую роль в промышленности и транспорте. Например, автомобили используют кинетическую энергию для движения и выполнения работы. Энергия, создаваемая двигателем автомобиля, преобразуется в кинетическую энергию колес и позволяет автомобилю передвигаться по дороге.

Кроме того, в жизни человека кинетическая энергия также проявляется в различных видовых формах и видеоиграх. Например, в боевых играх и спортивных симуляторах игроку необходимо осуществлять управление своим персонажем, и это требует применения кинетической энергии мышц и реакции.

Наконец, кинетическая энергия имеет значение и в нашей повседневной жизни. На примере прогулки или бега в парке мы можем наблюдать, как наша энергия преобразуется в движение и помогает нам ощутить подъем настроения и энтузиазм. Кроме того, физическая активность, основанная на кинетической энергии, способствует нашему здоровью и общему ощущению благополучия.

Применение кинетической энергии в технике

Кинетическая энергия играет важную роль в различных технических системах и устройствах. Ее применение позволяет достигать высокой производительности и эффективности работы механизмов. Вот несколько примеров использования кинетической энергии в технике:

Это лишь некоторые примеры применения кинетической энергии в технике. Кинетическая энергия является важным ресурсом для создания эффективных и продуктивных технических решений.