Kinetisk energi

Kinetisk energi är den energi som ett föremål har på grund av sin rörelse. Denna energi kan omvandlas till andra typer av energi, t.ex. gravitations- eller elektrisk potentiell energi, som är den energi som ett föremål har på grund av sin position i ett gravitations- eller elektriskt fält.

 

Skillnaden mellan kinetisk och potentiell energi

Kinetisk energi är den maximala mängd arbete som en rörlig kropp kan utföra på grund av sin rörelse, medan potentiell energi är den maximala mängd arbete som en kropp kan utföra på grund av sin konfiguration eller position i ett kraftfält. Kinetisk energi gäller för alla slags krafter, vilket framgår av denna härledning.

F d x = d p d t d x = d p d t v d t = v d p d t d t d t = v d p {\displaystyle \mathbf {F} \cdot d\mathbf {x} ={\frac {d\mathbf {p} }{dt}}\cdot d\mathbf {x} ={\frac {d\mathbf {p} }{dt}}\cdot \mathbf {v} dt=\mathbf {v} \cdot {\frac {d\mathbf {p} }{dt}}}dt=\mathbf {v} \cdot d\mathbf {p} } {\displaystyle \mathbf {F} \cdot d\mathbf {x} ={\frac {d\mathbf {p} }{dt}}\cdot d\mathbf {x} ={\frac {d\mathbf {p} }{dt}}\cdot \mathbf {v} dt=\mathbf {v} \cdot {\frac {d\mathbf {p} }{dt}}dt=\mathbf {v} \cdot d\mathbf {p} }

men den potentiella energin är inte det, vilket kan ses här.

F d x = - V d x = - ∂ V ∂ x i d x i = - d V {\displaystyle \mathbf {F} \cdot d\mathbf {x} =-\nabla V\cdot d\mathbf {x} =-{\frac {\partial V}{\partial x_{i}}}\cdot dx_{i}=-dV} {\displaystyle \mathbf {F} \cdot d\mathbf {x} =-\nabla V\cdot d\mathbf {x} =-{\frac {\partial V}{\partial x_{i}}}\cdot dx_{i}=-dV}

vilket tydligt visar att endast konservativa krafter kan ha potentiell energi.

 

Translationskinetisk energi

Den translationella rörelseenergin för ett föremål är:

E t r a n s l a t i o n a l = 1 2 m v 2 {\displaystyle E_{translational}={\frac {1}{2}}}mv^{2}}} {\displaystyle E_{translational}={\frac {1}{2}}mv^{2}}

där

m {\displaystyle m}{\displaystyle m} är massan (motstånd mot linjär acceleration eller retardation);

v {\displaystyle v}{\displaystyle v} är den linjära hastigheten.  

Rotationskinetisk energi

Ett föremåls roterande rörelseenergi är:

E r o t a t i o n a l = 1 2 I ω 2 {\displaystyle E_{rotational}={\frac {1}{2}}}I\omega ^{2}}} {\displaystyle E_{rotational}={\frac {1}{2}}I\omega ^{2}}

där

I {\displaystyle I}{\displaystyle I} är tröghetsmomentet (motstånd mot vinkelacceleration eller -bromsning, lika med produkten av massan och kvadraten på dess vinkelräta avstånd från rotationsaxeln);

ω {\displaystyle \omega \ }{\displaystyle \omega \ } är vinkelhastigheten.  


AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3