بررسی فرمول انرژی جنبشی فیزیک متوسطه

 

از مقدمه کار خود به یاد داریم که ما تعریفی برای فرمول انرژی جنبشی به شرح زیر ارائه دادیم. انرژی عددی که ما برای توصیف توانایی آن در انجام کار یا بالا بردن دمای سیستم با یک جسم (یا سیستم اجسام) مرتبط می کنیم. انرژی به اشکال مختلفی از جمله وجود دارد: شیمیایی ، الکتریکی ، هسته ای و غیره ، اما ما می توانیم هر یک از اینها را به یکی از دو دسته طبقه بندی کنیم: انرژی حرکتی – انرژی حرکت. انرژی ای که یک جسم در اثر حرکت خود جسم دارد. یک قطار در حال حرکت دارای فرمول انرژی جنبشی است زیرا می تواند روی جسم دوم کار کند ، به عنوان مثال ، با ضربه زدن به یک جسم و حرکت آن جسم در یک فاصله خاص. انرژی ای که یک جسم در اثر حرکت ذرات درون جسم دارد. انرژی به عنوان انرژی حرارتی گفته می شود و دمای جسم مستقیماً با میزان حرکت متناسب است. انرژی پتانسیل – انرژی موقعیت انواع مختلفی از انرژی پتانسیل وجود دارد. اما ما بر روی دو مورد تمرکز خواهیم کرد: انرژی پتانسیل گرانشی جسمی که در ارتفاع مشخصی از سطح زمین نگه داشته می شود دارای انرژی بالقوه است زیرا در صورت افتادن با افتادن به زمین انرژی جنبشی بدست می آورد. هرچه لبه بالاتر باشد ، انرژی بالقوه بیشتری برای توپ وجود دارد.

در کنار فرمول انرژی جنبشی می توان گفت که انرژی پتانسیل الاستیک فنری که در حالت کشیده یا فشرده نگه داشته می شود دارای انرژی بالقوه است زیرا اگر آن را رها کنیم فنر به سمت موقعیت تعادل خود حرکت می کند. هر چقدر کشش یا فشرده شود ، انرژی بالقوه بیشتری بهار دارد. در این مقدمه ، ما بر روی انرژی جنبشی ماکروسکوپی ، که ما صرفاً از آن به عنوان انرژی جنبشی یاد خواهیم کرد و ارتباط آن با کار ، تمرکز خواهیم کرد. برای بدست آوردن تعبیری برای انرژی جنبشی یک جسم ، ما با مشاهده کار انجام شده هنگام جابجایی یک جسم در فاصله شروع می کنیم. فرض خواهیم کرد که بردارهای نیرو و فاصله در یک راستا قرار دارند بنابراین محصول نقطه به ضرب کاهش می یابد. و از قانون دوم نیوتن  با فرض شتاب ثابت ، می توانیم از یکی از معادلات حرکتی خود برای نوشتن استفاده کنیم. تعریف انرژی جنبشی یک جسم به عنوان 𝐾 = ۱/۲𝑚𝑣۲ داریم: .𝑊𝑛𝑒𝑡 = Δ𝐾 این یک نتیجه بسیار مهم است و به عنوان “اصل کار – انرژی جنبشی” شناخته می شود. کار خالص انجام شده روی یک جسم باعث تغییر در انرژی جنبشی جسم می شود.

در ارتباط با فرمول انرژی جنبشی و کار به طور دقیق تر می توان گفت که اگر جسمی ساخته شده باشد تا سرعت آن را افزایش دهد (انرژی جنبشی آن را افزایش دهد) ، آنگاه کارهای مثبتی روی آن جسم انجام می شود. اگر جسمی ساخته شود که سرعت آن را کاهش دهد (انرژی جنبشی آن را کاهش دهد) ، پس کار منفی روی آن جسم انجام می شود. اولین شکل از انرژی که ما مطالعه خواهیم کرد ، انرژی مرتبط با حرکت منسجم مولکولهایی است که جسمی به متر مکعب را تشکیل می دهند. این انرژی را انرژی جنبشی می نامند. بگذارید ماشینی را در نظر بگیریم که در امتداد یک جاده مستقیم حرکت می کند (محورهای x را در امتداد آن قرار خواهیم داد). برای یک ناظر در حالت استراحت با با توجه به زمین ، ماشین دارای سرعت V است. سرعت ماشین بزرگی است سرعت. انرژی جنبشی انرژی جنبشی K یک بدن غیر چرخان با جرم متر در حال حرکت با سرعت v به عنوان مقیاس مثبت شناخته می شود. انرژی جنبشی متناسب با مربع سرعت است. واحدهای SI برای انرژی جنبشی این ترکیب واحدها به صورت ژول تعریف شده است و با [J] نشان داده می شود.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *