Ce vei înțelege
- Calculezi energia cinetică de translație.
- Aplici teorema variației energiei cinetice.
Înainte să începi: Forță, deplasare, viteză și pătratul unui număr.
Energia asociată mișcării
Pentru un corp în translație, la viteze mult mai mici decât viteza luminii, energia cinetică este Ec = mv²/2. Masa se exprimă în kg, viteza în m/s, iar energia în jouli, J.
Un corp de 2 kg cu viteza 3 m/s are Ec = 2 × 9/2 = 9 J. Pătratul se aplică vitezei, nu întregului produs mv.
Lucrul unei forțe constante
Pentru o forță constantă paralelă și în același sens cu deplasarea, L = Fd. Dacă forța are sens opus, lucrul este negativ. Pentru o forță perpendiculară pe deplasare, lucrul este zero.
Forma generală este L = Fd cos θ. Unghiul este dintre forță și deplasare, nu dintre forță și o axă aleasă arbitrar.
Teorema energiei cinetice
Suma lucrurilor mecanice ale forțelor care acționează asupra corpului este egală cu variația energiei cinetice: Ltotal = Ec,final − Ec,inițial.
Dacă suma este pozitivă, energia cinetică crește. Dacă este negativă, scade. Nu folosi numai lucrul unei forțe atunci când alte forțe fac și ele lucru mecanic.
Exemplu de bilanț
O forță aplicată efectuează 30 J, iar frecarea −12 J. Lucrul total este 18 J. Dacă energia inițială era 7 J, energia finală devine 25 J.
Efortul simțit nu este definiția lucrului mecanic
Poți depune efort ținând un obiect nemișcat, deși deplasarea obiectului este zero și lucrul mecanic asupra lui, în modelul simplu, este zero. Procesele din mușchi reprezintă o altă analiză energetică.
Precizează sistemul și transferul studiat înainte de a interpreta cuvântul „lucru”.
Aplică ideea
Un corp de 3 kg își mărește viteza de la 2 m/s la 4 m/s. Care este variația energiei cinetice?
Răspuns explicat
Ec inițială = 3 × 4/2 = 6 J; Ec finală = 3 × 16/2 = 24 J. Variația este 18 J. Energia finală este de patru ori cea inițială.
Continuă învățarea
Vezi aplicația De ce viteza dublă înseamnă energie cinetică de patru ori mai mare? și continuă cu parcursul Energie, electricitate și unde.
Întrebări frecvente
O forță produce întotdeauna lucru mecanic pozitiv?
Nu. Semnul depinde de unghiul față de deplasare. O forță opusă mișcării produce lucru negativ, iar una perpendiculară poate avea lucru nul.
Ce se întâmplă cu energia cinetică dacă viteza se dublează?
La masă constantă, energia cinetică E = mv²/2 crește de patru ori. Dependența de viteză este pătratică, nu liniară.
Lucrul mecanic al rezultantei este egal cu energia cinetică?
El este egal cu variația energiei cinetice în condițiile teoremei folosite. Energia cinetică inițială nu trebuie omisă dacă organismul sau obiectul era deja în mișcare.
Surse și lecturi suplimentare
Parte din parcursul Energie, electricitate și unde
Următoarea lecție: Temperatură, căldură și capacitate calorică →