Động năng

Bách khoa toàn thư phanh Wikipedia

Cơ học tập cổ điển
Một phần của chuỗi nội dung bài viết về
Định luật 2 của Newton về gửi động Bạn đang xem: đơn vị của động năng
Lịch sử Dòng thời gian Sách giáo khoa
Các nhánh Ứng dụng Thiên thể Môi ngôi trường liên tục Dynamics Chuyển động học Tĩnh học Thống kê
Động học tập hóa học điểm Vị trí Độ dịch chuyển Thời gian Hệ quy chiếu Vận tốc Vận tốc trung bình Vận tốc tức thời Gia tốc Gia tốc tức thời Gia tốc trung bình Không gian
Động lực học tập hóa học điểm Lực Trọng lực Lực pháp tuyến Lực quái sát Lực đàn hồi Lực căng Lực cản Ba ấn định luật Newton Định luật loại nhất của Newton Định luật loại nhì của Newton Định luật loại thân phụ của Newton
Năng lượng và chỉ bảo toàn năng lượng Năng lượng Công Công suất Cơ năng Động năng Thế năng Thế năng đàn hồi Thế năng hấp dẫn Đinh lí công - động năng Định luật bảo toàn năng lượng
Cơ học tập vật rắn Chuyển động con quay của vật rắn Vị trí góc Trục quay Đường mốc Độ dời góc Vận tốc góc Vận tốc góc trung bình Vận tốc góc tức thời Gia tốc góc Gia tốc góc trung bình Gia tốc góc tức thời Động năng quay Quán tính quay Định lí trục tuy vậy song Mômen quay Định luật loại nhì của Newton bên dưới dạng góc Công quay Vật lăn Mômen động lượng Định luật bảo toàn mômen động lượng Tiến động của con cái quay Cân vì thế tĩnh
Hệ phân tử và Tương tác hạt Khối tâm Định luật loại nhì của Newton cho tới hệ hạt Động lượng Định luật bảo toàn động lượng Va chạm Định lí xung lượng - động lượng Va vấp đàn hồi một chiều Va vấp ko đàn hồi Va vấp nhì chiều
Dao mô tơ và Sóng cơ Tần số Chu kì Chuyển động điều hoà đơn giản Biên độ Pha (dao động cơ) Hằng số pha Biên phỏng vận tốc Biên phỏng gia tốc Dao động tử điều hoà tuyến tính Con lắc Con nhấp lên xuống xoắn Con nhấp lên xuống đơn Con nhấp lên xuống vật lí Chuyển động điều hoà tắt dần Dao động chống bức Sự nằm trong hưởng Sóng ngang Sóng dọc Sóng sin tính Bước sóng Giao bôi sóng cơ Sóng dừng Sóng âm Cường phỏng âm Mức độ mạnh âm Phách Hiệu ứng Doppler Sóng xung kích
Các căn nhà khoa học Kepler Galileo Huygens Newton Horrocks Halley Daniel Bernoulli Johann Bernoulli Euler d'Alembert Clairaut Lagrange Laplace Hamilton Poisson Cauchy Routh Liouville Appell Gibbs Koopman von Neumann
Cổng vấn đề Vật lý Thể loại
x t s

Động năng của một vật là tích điện nhưng mà nó đã có được kể từ vận động của chính nó. Nó được khái niệm là công cần thiết triển khai nhằm tốc độ một vật với lượng cho tới trước kể từ tình trạng nghỉ ngơi cho tới véc tơ vận tốc tức thời hiện nay thời của chính nó. Sau khi đạt được tích điện này vì thế tốc độ của chính nó, vật tiếp tục giữ lại động năng này trừ khi vận tốc của chính nó thay cho thay đổi.

Tốc phỏng, và bởi vậy động năng của một vật có một không hai dựa vào hệ quy chiếu (có tính tương đối): nó hoàn toàn có thể nhận ngẫu nhiên độ quý hiếm dương này, vì thế việc lựa chọn hệ quy chiếu quán tính chủ quan tương thích. Ví dụ, một viên đạn cất cánh qua quýt một để ý viên với động năng nhập hệ quy chiếu gắn kèm với để ý viên tê liệt. Viên đạn như là vậy tiếp tục đứng yên lặng nhập ý kiến của một để ý viên không giống vận động nằm trong véc tơ vận tốc tức thời với viên đạn, vậy nên nó với động năng vì thế ko. Trái lại, tổng động năng của một hệ vật ko thể tách cho tới ko vì thế cơ hội lựa chọn hệ quy chiếu quán tính chủ quan tương thích, trừ khi toàn bộ những vật tê liệt với nằm trong véc tơ vận tốc tức thời. Trong ngẫu nhiên tình huống không giống, tổng động năng có mức giá trị nhỏ nhất không giống ko, và không tồn tại hệ quy chiếu quán tính chủ quan này hoàn toàn có thể được lựa chọn nhằm toàn bộ vật đều đứng yên lặng. Động năng nhỏ nhất này thêm phần nhập lượng không bao giờ thay đổi của hệ, nhưng mà nó là song lập với hệ quy chiếu.

Trong cơ học tập truyền thống, động năng của một vật không xoay với lượng m dịch rời với vận tốc v là ½ mv². Trong cơ học tập kha khá tính, điều này chỉ với xấp xỉ đúng vào khi v đặc biệt nhỏ đối với vận tốc độ sáng.

Lịch sử và kể từ nguyên[sửa | sửa mã nguồn]

Nguyên lý nhập cơ học tập truyền thống E ∝ mc² được cải tiến và phát triển thứ nhất vì thế Gottfried Leibniz và Johann Bernoulli, những người dân tiếp tục tế bào miêu tả động năng như thể "lực sống" (vis viva). Nhà toán học tập Hà Lan Willem 's Gravesande tiếp tục triển khai thử nghiệm chứng tỏ quan hệ này. Khi những trái khoáy nặng nề rơi kể từ những phỏng cao không giống nhau và một khối khu đất sét, Willem 's Gravesande tiếp tục xác lập là phỏng rún của chính nó tỉ lệ thành phần thuận với bình phương vận tốc vấp vấp. Émilie du Châtelet tiếp tục thừa nhận thành quả thử nghiệm và thể hiện một câu nói. lý giải.

Thuật ngữ động năng và công nhập trình diễn khoa học tập của mình khêu lại nhập thời điểm giữa thế kỷ XIX. Những nắm vững sớm về những ý tưởng phát minh này hoàn toàn có thể quy cho tới Gaspard-Gustave Coriolis, người tiếp tục tạo ra nhập năm 1829 tờ báo với tựa Du Calcul de l'Effet des Machines tiếp tục kể những công thức đo lường và tính toán động năng. William Thomson, và tiếp sau đó là Lord Kelvin, là những người dân đưa ra thuật ngữ "động năng".

Giới thiệu[sửa | sửa mã nguồn]

Năng lượng tồn bên trên nhập nhiều dạng khác nhau, bao hàm hóa năng, sức nóng năng, sự phản xạ năng lượng điện kể từ, tích điện trọng ngôi trường, năng lượng điện năng, tích điện đàn hồi, tích điện vẹn toàn tử, tích điện nghỉ ngơi. Chúng hoàn toàn có thể được bố trí nhập nhì group chính: thế năng và động năng.

Động năng đã có được hiểu dễ dàng và đơn giản vì thế những ví dụ chứng tỏ làm thế nào nó hoàn toàn có thể quy đổi trở thành dạng không giống hoặc là kể từ dạng không giống. Ví dụ, một vận khuyến khích giẫm xe cộ dùng hóa năng cung ứng kể từ thực phẩm nhằm tốc độ cái xe đạp điện. Trên và một phỏng cao, vận tốc này hoàn toàn có thể được giữ lại nhưng mà ko cần thiết nhọc sức, ko tính lực cản bầu không khí và quái sát. Hóa năng tiếp tục gửi trở thành động năng, tích điện của vận động, tuy nhiên quy trình ko hiệu suất cao trọn vẹn và tạo ra rời khỏi sức nóng nhập người giẫm xe cộ.

Động năng nhập vận động của những người giẫm xe cộ và cái xe đạp điện hoàn toàn có thể gửi đống trở thành dạng không giống. Ví dụ, người giẫm xe cộ hoàn toàn có thể gặp gỡ nên một ngọn đống đầy đủ cao nhằm giẫm lên, và cái xe đạp điện trọn vẹn ngừng khi phía trên đỉnh. Động năng phần rộng lớn tiếp tục gửi trở thành thế năng trọng ngôi trường nhưng mà nó hoàn toàn có thể được giải tỏa khi down nhưng mà ko giẫm ở phía mặt mũi tê liệt đống. Vì xe đạp điện mất mặt 1 phần tích điện của chính nó cho tới quái sát, nó ko lúc nào lấy lại được vận tốc của chính nó nhưng mà ko giẫm. Năng lượng vẫn tồn tại đi; nó chỉ gửi trở thành dạng không giống vì thế quái sát. Bên cạnh đó người giẫm xe cộ hoàn toàn có thể nối một chiếc dynamo cho tới một bánh nhằm vạc một ít năng lượng điện khi trở lại. Chiếc xe đạp điện tiếp tục dịch rời chậm rì rì rộng lớn ở chân đống đối với khi không tồn tại dynamo chính vì 1 phần tích điện tiếp tục phân thành năng lượng điện năng. Một tài năng không giống là kẻ giẫm xe cộ hoàn toàn có thể bóp thắng, và nhập tình huống này động năng hoàn toàn có thể giải tỏa qua quýt quái sát bên dưới dạng sức nóng.

Như ngẫu nhiên đại lượng vật lý cơ không giống tùy theo véc tơ vận tốc tức thời, động năng của một vật tùy theo quan hệ thân thích vật và hệ quy chiếu của để ý viên. Do tê liệt, động năng của vật ko nên là không bao giờ thay đổi.

Tàu thiên hà dùng hóa năng nhằm phóng và đạt cho tới động năng quan trọng nhằm đạt cho tới véc tơ vận tốc tức thời của hành trình. Trong hành trình trọn vẹn tròn xoe, động năng này là hằng số vì thế là đa số không tồn tại quái sát ở ngoài không khí ngay gần Trái Đất. Tuy nhiên nó sẽ bị cất cánh trở nhập khi với một trong những động năng gửi trở thành sức nóng. Nếu hành trình là hình ellipse hoặc hyperbol, thì động năng và thế năng của chính nó luôn luôn trao đổi; khi động năng lớn số 1 thì thế năng là nhỏ nhất và ngay gần Trái Đất hoặc những thiên thể không giống nhất, khi thế năng là lớn số 1 thì động năng là nhỏ nhất. Nếu không tồn tại tác dụng không giống, tổng động năng và thế năng luôn luôn là hằng số.

Động năng hoàn toàn có thể gửi từ là 1 vật qua 1 vật không giống. Trong trò bi domain authority, người nghịch tặc truyền động năng nhập trái khoáy bi công ty khi thục nó vì thế cây cơ. Nếu trái khoáy bi công ty vấp va với trái khoáy bi không giống, nó sẽ bị trầm lắng đáng chú ý và trái khoáy bi bị vấp va tiếp tục tốc độ cho tới vận tốc ứng với động năng tiếp tục truyền cho tới nó. Trong vấp va ko đàn hồi, động năng bị tan biến trở thành nhiều dạng khác nhau tích điện, như sức nóng, tiếng động, tích điện links.

Bánh đà và đã được cải tiến và phát triển như là 1 trong những cách thức nhằm dữ trữ tích điện. Động năng sẽ tiến hành dự trữ bên dưới dạng vận động con quay.

Một số tế bào miêu tả toán học tập của động năng tiếp tục tế bào miêu tả động năng nhập một trong những tình huốn vật lý cơ tương thích. Cho những vật và quy trình nhưng mà trái đất thông thường hưởng thụ, công thức ½mv² cho tới vì thế cơ học tập truyền thống (cơ học tập Newton) là tương thích. Tuy nhiên, nếu như vận tốc của vật hoàn toàn có thể đối chiếu với vận tốc độ sáng, cảm giác kha khá tính tiếp tục trở thành đáng chú ý và công thức kha khá tính được dùng. Nếu vật ở quy tế bào vẹn toàn tử hoặc bên dưới vẹn toàn tử, cảm giác cơ học tập lượng tử tiếp tục trở thành đáng chú ý và những quy mô cơ học tập lượng tử nên được dùng.

Xem thêm: văn tả con chó lớp 4 ngắn gọn nhất

Động năng nhập cơ học tập Newton[sửa | sửa mã nguồn]

Động năng của vật rắn[sửa | sửa mã nguồn]

Trong cơ học tập truyền thống, động năng của một hóa học điểm (một vật nhỏ cho tới nỗi nhưng mà lượng của chính nó hoàn toàn có thể sẽ là chỉ tồn bên trên tại một điểm), hay như là một vật không xoay, được cho tới vì thế phương trình

với là lượng và là vận tốc (hay vận tốc) của vật. Trong hệ SI, lượng được đo vì thế kilogram, vận tốc được đo vì thế mét bên trên giây, và động năng chiếm được đo vì thế joule (Jun).

Ví dụ, một vật lượng 80 kg dịch rời với vận tốc 18 mét bên trên giây (65 km/h) thì động năng của chính nó là

E_k = (1/2) · 80 · 18² J = 12.96 kJ

Bởi vì thế động năng tỉ lệ thành phần theo gót bình phương vận tốc, nên một vật tăng gấp hai vận tốc thì nó sẽ sở hữu được động năng vội vàng tư phen thuở đầu. Ví dụ, một con xe khá dịch rời nhanh chóng gấp hai cái không giống thì nên tốn quãng lối vội vàng tư phen để dừng lại, nếu như lực thắng là cân nhau.

Động năng của một vật contact với động lượng theo gót phương trình:

với:

là động lượng

là lượng của vật

Động năng tịnh tiến thủ, là động năng tương quan cho tới vận động tịnh tiến thủ, của vật rắn với lượng ko thay đổi , và khối tâm của chính nó dịch rời với vận tốc , tiếp tục vì thế với

với:

là lượng của vật

là vận tốc khối tâm của vật.

Động năng của ngẫu nhiên vật này đều tùy theo hệ quy chiếu nhưng mà nó được đo. Tuy nhiên, tổng tích điện của một hệ xa lánh, nghĩa là 1 trong những hệ không tồn tại tích điện nhập hoặc rời khỏi, thì không bao giờ thay đổi nhập ngẫu nhiên hệ quy chiếu này. Do tê liệt, phần hóa năng được gửi trở thành động năng vì thế một mô tơ thương hiệu lửa bị phân loại cho tới thương hiệu lửa và khí thải tùy theo hệ quy chiếu được lựa chọn. Vấn đề này được gọi là cảm giác Oberth. Nhưng tổng tích điện của hệ, cho dù là động năng, hóa năng của nhiên liệu, sức nóng,..., được bảo toàn theo gót thời hạn, bất nói tới cơ hội lựa chọn hệ quy chiếu. Tuy nhiên, độ quý hiếm tổng tích điện này thì tiếp tục không giống nhau trong số hệ quy chiếu không giống nhau.

Động năng của một hệ dựa vào và cơ hội lựa chọn hệ quy chiếu: hệ quy chiếu cho tới độ quý hiếm động năng nhỏ nhất là hệ nhưng mà nhập tê liệt, tổng động lượng của hệ vì thế ko. Giá trị động năng nhỏ nhất này góp sức nhập lượng không bao giờ thay đổi của hệ.

Chuyển động quay[sửa | sửa mã nguồn]

Động năng của một vật vừa vặn vận động tịnh tiến thủ, vừa vặn con quay là:

E_đ = E_t + E_q

với E_t là động năng tịnh tiến

E_t = ½.m.v²

và E_q là động năng quay

E_q = ½.I.ω²

ở đây:

m: lượng,
v: véc tơ vận tốc tức thời vận động tịnh tiến thủ,
I: mômen quán tính chủ quan và
ω: véc tơ vận tốc tức thời góc

Có thể contact động năng con quay với mômen động lượng qua quýt biểu thức:

E_q = L²/2I

với:

L: mômen động lượng
I: mômen quán tính

Lý thuyết kha khá hẹp[sửa | sửa mã nguồn]

Động năng của một vật rắn vận động tịnh tiến thủ không xoay nhập lý thuyết kha khá hẹp là hiệu của tích điện toàn phần với tích điện nghỉ:

Với:

m: khối lượng
v: véc tơ vận tốc tức thời vận động tịnh tiến
c: vận tốc ánh sáng

Khi véc tơ vận tốc tức thời vận động của vật là đặc biệt nhỏ (so với c), hoàn toàn có thể chiếm được động năng tịnh tiến thủ truyền thống qua quýt xấp xỉ với chuỗi Taylor:

Cơ học tập lượng tử cổ điển[sửa | sửa mã nguồn]

Giá trị kỳ vọng của động năng truyền thống của một phân tử nhỏ (như electron) vận động tịnh tiến thủ nhập cơ học tập lượng tử, ký hiệu là , nhưng mà phân tử này được tế bào miêu tả hàm sóng là: