ווי אזוי צו רעכענען קינעטיש ענערגיע
ענערגיע איז א וויכטיגע באגריף אין פיזיק וואס דערקלערט די מעגלעכקייט פון אן אביעקט צו טון ארבעט. אין טעגליכן לעבן טרעפן מיר אפט ענערגיע אין פארשידענע פארמען—פון היץ ענערגיע, עלעקטרישע ענערגיע, ביז קינעטישע ענערגיע. איינע פון די גרינגסטע סארטן ענערגיע צו באאבאכטן איז קינעטישע ענערגיע, די ענערגיע וואס אן אביעקט פארמאגט צוליב זיין באוועגונג. דער ארטיקל וועט דיסקוטירן די דעפיניציע פון קינעטישע ענערגיע, איר פארמולע, ווי אזוי עס צו רעכענען, ביישפילן, און איר באציאונג צו רעאל-וועלט סיטואציעס.
-
פֿאַרשטיין קינעטיש ענערגיע
קינעטישער ענערגיע איז די ענערגיע וואָס אַן אָביעקט באַזיצט צוליב זיין באַוועגונג. ווי שנעלער אַן אָביעקט באַוועגט זיך, אַלץ גרעסער איז זיין קינעטישער ענערגיע. אין דערצו צו גיכקייט, ווערט קינעטישער ענערגיע אויך באַאיינפלוסט דורך דער מאַסע פונעם אָביעקט. אַ באַוועגלעכער אָביעקט מיט אַ גרויסער מאַסע וועט האָבן גרעסערע קינעטישער ענערגיע ווי אַן אָביעקט מיט אַ קליינער מאַסע מיט דער זעלבער גיכקייט.
פשוט ביישפּיל:
– א באַל וואָס ראָלט זיך לאַנגזאַם האָט ווייניק קינעטישע ענערגיע.
– א שנעל-פארענדיק אויטאָ האט פיל גרעסערע קינעטישע ענערגיע, אַזוי דער אימפּאַקט איז אויך גרעסער אויב אַ קאָליזיע פּאַסירט.
קינעטיש ענערגיע איז א קאמפאנענט פון מעכאנישער ענערגיע, צוזאמען מיט פאטענציעלער ענערגיע. אין פילע פיזיק פעלער, קען מעכאנישע ענערגיע טוישן פארעם, למשל, פאטענציעלע ענערגיע טוישט זיך צו קינעטישע ענערגיע ווען אן אביעקט פאלט.
-
קינעטיש ענערגיע פאָרמולע
די קינעטישע ענערגיע פאָרמולע פֿאַר אַן אָביעקט וואָס באַוועגט זיך טראַנסלאַציאָנעל (באַוועגט זיך אין אַ גלייכער ליניע) איז:
\[
E_k = \frac{1}{2} mv^2
\]
אינפֿאָרמאַציע:
– \(E_k\) = קינעטישער ענערגיע (דזשול, דזש)
– \(מ\) = מאַסע פֿון אָביעקט (קילאָגראַם, ק״ג)
– \(v\) = אביעקט גיכקייט (מעטער פּער סעקונדע, מ/ס)
די איינהייט פון קינעטישע ענערגיע איז די דזשול (דזש), וואָס איז דימענסיאָנעל עקוויוואַלענט צו:
\[
1 J = 1 ק״ג מ״ג/ס״ג
\]
פארוואס ווערט גיכקייט קוואדראטירט? ווייל קינעטישע ענערגיע איז פארבונדן מיט דער ארבעט וואס איז נויטיג צו פארשנעלערן אן אביעקט פון רוה צו א געוויסע גיכקייט. ווען די גיכקייט פארדאפלט זיך, פארדאפלט זיך די קינעטישע ענערגיע פירפאך—דאס איז וויכטיג צו פארשטיין כדי נישט צו מאכן א טעות'דיגע אננעמונג פון א לינעארע באציאונג צווישן גיכקייט און גיכקייט.
-
טריט צו רעכענען קינעטישע ענערגיע
דאָ איז אַ סיסטעמאַטיש וועג צו רעכענען קינעטישע ענערגיע:
1. אידענטיפיצירן די מאַסע פון דעם אָביעקט (\(m\))
זייט זיכער אז די מאַסע איז אין קילאָגראַמען (קג). אויב די מאַסע איז נאָך אין גראַמען, קאָנווערטירט עס ערשט:
\[
1000 גראַם = 1 ק״ג
\]
2. אידענטיפיצירן די גיכקייט פון דעם אביעקט (\(v\))
זייט זיכער אז די גיכקייט איז אין מעטער/סעקונדע. אויב די גיכקייט איז נאך אלץ אין קילאָמעטער/שעה, קאנווערטירט עס צו מעטער/סעקונדע ניצנדיק די פארמל:
\[
v(\text{m/s}) = \frac{v(\text{ק"מ/ש)}{3{,}6}
\]
זינט 1 קילאָמעטער = 1000 מעטער און 1 שעה = 3600 סעקונדעס, איז דער קאָנווערסיע פאַקטאָר 3,6.
3. קוואדראטירן די גיכקייט (\(v^2\))
רעכנט אויס \(v \מאל v\). דאָס איז אַ שריט וואָס פירט אָפט צו טעותים אויב מען איז נישט פֿאָרזיכטיק.
4. אַרייַן אין דער פֿאָרמולע
ניצן:
\[
E_k = \frac{1}{2} mv^2
\]
5. שרייבט דאָס רעזולטאַט אין דזשולס (דזש)
זייט זיכער אז די איינהייטן זענען ריכטיג. אויב די רעזולטאט איז זייער גרויס, קען מען עס אויסדריקן אין קילאדזשולס (kJ) אדער מעגאדזשולס (MJ) ניצנדיק די פאלגנדע קאנווערזיע:
– 1 קדזש = 1000 דזש
– 1 מעגאַדזשול = 1.000.000 דזש
-
בייַשפּיל פון קינעטישער ענערגיע קאַלקולאַציע
בייַשפּיל 1: אַ ראָולינג באַל
א באַל מיט אַ מאַסע פון 2 ק״ג באַוועגט זיך מיט אַ גיכקייט פון 3 מעטער/סעקונדע. רעכנט אויס זיין קינעטישע ענערגיע.
עס איז באַקאַנט:
– \(מ = 2\) ק״ג
– \(v = 3\) מעטער/סעקונדע
\[
E_k = \frac{1}{2} ² ³^2
\]
\[
E_k = 1 ⋅ 9
\]
\[
עק = 9 \טעקסט{ דזש}
\]
אַזוי, די קינעטישע ענערגיע פון די פּילקע איז 9 דזשולס.
-
בייַשפּיל 2: די מאַשין רירט זיך
א קאר מיט א מאסע פון 1200 ק"ג באוועגט זיך מיט א שנעלקייט פון 20 מעטער/סעקונדע. וואס איז איר קינעטישע ענערגיע?
עס איז באַקאַנט:
– \(מ = 1200\) ק״ג
– \(v = 20\) מעטער/סעקונדע
\[
E_k = \frac{1}{2} ² ³^1200
\]
\[
E_k = 600 ⋅ 400
\]
\[
עק = 240000 \טעקסט{ דזש}
\]
די קינעטישע ענערגיע פון דעם אויטאָ איז 240.000 דזשולס אדער 240 קדזש.
-
בייַשפּיל 3: קאָנווערטירן קילאָמעטער/שעה צו מעטער/סעקונדע
א מאָטאָציקל מיט אַ מאַסע פון 150 ק״ג פֿאָרט מיט אַ גיכקייט פון 72 קילאָמעטער פּער שעה. רעכנט אויס איר קינעטישע ענערגיע.
שריט 1: קאָנווערטירן גיכקייט
\[
v = \frac{72}{3{,}6} = 20 \text{ מעטער/סעקונדע}
\]
שריט 2: רעכענען אויס די קינעטישע ענערגיע
\[
E_k = \frac{1}{2} ² ³^150
\]
\[
E_k = 75 ⋅ 400
\]
\[
עק = 30000 \טעקסט{ דזש}
\]
אַזוי די קינעטישע ענערגיע פון דעם מאָטאָר איז 30.000 דזשולס אדער 30 קדזש.
-
פאַקטאָרן וואָס ווירקן אויף קינעטיש ענערגיע
פֿון דער פֿאָרמולע \(E_k = \frac{1}{2}mv^2\), זענען צוויי הויפּט פֿאַקטאָרן קענטיק:
1. מאַסע (מ²)
קינעטיש ענערגיע איז גלייך פּראָפּאָרציאָנעל צו מאַסע. אויב די מאַסע ווערט פאַרדאָפּלט, פאַרדאָפּלט זיך אויך די קינעטיש ענערגיע (מיט קאָנסטאַנטער גיכקייט).
2. גיכקייט (v)
קינעטיש ענערגיע איז גלייך פראפארציאנעל צום קוואדראט פון דער שנעלקייט. אויב די שנעלקייט פארדאפלט זיך, פארדאפלט זיך די קינעטיש ענערגיע פירפאך. דאס איז פארוואס פארגרעסערן די שנעלקייט פון א קאר ווירקט שטארק אויף דעם ריזיקע פון עקסידענטן און די ברעיקינג דיסטאנץ.
-
קינעטיש ענערגיע אין וואָכעדיק לעבן
דער באַגריף פון קינעטישע ענערגיע איז נישט נאָר אַ טעאָריע; עס ווערט ברייט אָנגעווענדט אין פֿאַרשידענע פֿעלדער:
– דרייווינג זיכערקייט: ווי העכער די פאָרמיטל גיכקייט, אַלץ מער ענערגיע מוז "פאַרשפּרייט ווערן" ביים ברעמזן, אַזוי די ברעמז דיסטאַנץ פאַרגרעסערט זיך.
– ספּאָרט: אַ באַל וואָס ווערט געוואָרפן שנעלער טראָגט מער קינעטישע ענערגיע, אַזוי דער קלאַפּ איז שטאַרקער (ווי אין פוסבאָל אָדער בייסבאָל).
– אינזשעניריע און מאַשינערי: דער פּלאַן פון מאָטאָרן, פליווילז און ברעיק סיסטעמען נעמט אין חשבון קינעטישע ענערגיע צו ענשור אַז די ויסריכט איז זיכער און עפעקטיוו.
– ענערגיע דזשענעריישאַן: אין ווינט טורבינען, ווערט די קינעטישע ענערגיע פון ווינט פארוואנדלט אין מעכאנישע ענערגיע און דערנאך אין עלעקטרישע ענערגיע.
-
געוויינטלעכע טעותים ווען מען רעכנט אויס קינעטישער ענערגיע
עטלעכע געוויינטלעכע טעותים:
1. טוישט נישט די איינסן (למשל ק"ג איז נאך אלץ גראם, שנעלקייט איז נאך אלץ קילאָמעטער/שעה).
2. פארגעסן צו קוואדרירן די גיכקייט אזוי אז דער רעזולטאט איז פיל קלענער ווי עס זאל זיין.
3. פאַלשע רעכענונגען פון מאַטעמאַטישע אָפּעראַציעס, ספּעציעל ווען די נומערן זענען גרויס.
4. פארמישן מאַסע מיט וואָג. מאַסע (ק"ג) איז אַנדערש פֿון וואָג (N).
-
קעסימפּולאַן
קינעטיש ענערגיע איז די ענערגיע וואָס אַן אָביעקט האט ווײַל עס באַוועגט זיך, און קען ווערן אויסגערעכנט מיט דער פֿאָרמולע:
\[
E_k = \frac{1}{2} mv^2
\]
די חשבון איז גאַנץ פּשוט: מאַכט זיכער אַז די מאַסע איז אין ק"ג און די גיכקייט איז אין מעטער/סעקונדע, קוואַדראַטירט די גיכקייט, און דאַן לייגט עס אַרײַן אין דער פֿאָרמולע. דאָס וויכטיקסטע צו פֿאַרשטיין איז אַז קינעטישע ענערגיע וואַקסט זייער שנעל ווען די גיכקייט וואַקסט ווײַל עס איז אָפּהענגיק פֿון \(v^2\). דורך פֿאַרשטיין ווי צו רעכענען קינעטישע ענערגיע, קענען מיר גרינגער אַנאַליזירן פֿאַרשידענע פֿיזישע דערשיינונגען, פֿון דער באַוועגונג פֿון פּשוטע אָביעקטן ביז רעאַלע פֿאָרמיטל און מאַשין סיסטעמען.
אויב איר ווילט, קען איך אויך מאַכן נאָך פּראַקטיק פֿראַגעס מיט דערקלערונגען (למשל, 10 פֿראַגעס פֿון גרינג ביז שווער) צו פֿאַרשטאַרקן אייער פֿאַרשטאַנד.
