운동 에너지는 움직이는 질량의 에너지입니다. 물체의 운동 에너지는 물체의 움직임으로 인해 가지고있는 에너지입니다.

광속의 작은 부분으로 움직이는 거시적 물체를 설명하는 뉴턴 (고전적) 역학에서 움직이는 거대한 물체의 운동 에너지 (E)는 다음과 같습니다. 질량 (m)의 절반에 속도 (v)의 제곱을 곱한 값으로 계산됩니다. E = ½mv2. 에너지는 스칼라 수량입니다. 즉, 방향에 의존하지 않고 항상 양수입니다. 질량을 두 배로 늘리면 에너지도 두 배가됩니다. 그러나 속도를 두 배로 늘리면 에너지가 4 배 증가합니다.

일하기

운동 에너지의 가장 중요한 특성은 일을하는 능력 일 것입니다. 일은 움직임의 방향으로 물체에 작용하는 힘으로 정의됩니다. 일과 에너지는 서로 밀접하게 관련되어있어 상호 교환이 가능합니다. 운동 에너지는 일반적으로 E = ½mv2로 표현되지만, 일 (W)은 더 자주 힘 (F) x 거리 (d) : W = Fd로 간주됩니다. 거대한 물체의 운동 에너지를 바꾸고 싶다면 그 작업을해야합니다.

예를 들어 무거운 물건을 들기 위해서는 중력에 의한 힘을 극복하고 물건을 위로 올리는 작업을해야합니다. 물체가 두 배 더 무거 우면 같은 거리로 들어 올리려면 두 배의 작업이 필요합니다. 또한 동일한 물체를 두 배 더 멀리 들어 올리려면 두 배의 작업이 필요합니다. 마찬가지로 무거운 물체를 바닥을 가로 질러 미끄러 뜨리려면 물체와 바닥 사이의 마찰력을 극복해야합니다. 필요한 작업은 물체의 무게와 물체가 움직이는 거리에 비례합니다. (복도 아래로 피아노를 짊어진다면 실제 작업을하는 것이 아닙니다.)

잠재 에너지

운동 에너지를 저장할 수 있습니다. 예를 들어, 무게를 들어서 선반에 놓거나 스프링을 압축하려면 작업이 필요합니다. 그러면 에너지는 어떻게됩니까? 우리는 에너지가 보존되어 있다는 것을 알고 있습니다. 즉, 생성되거나 파괴 될 수 없습니다. 한 형식에서 다른 형식으로 만 변환 할 수 있습니다. 이 두 경우에서 운동 에너지는 실제로 일을하지 않는 동안 일을 할 수있는 잠재력이 있기 때문에 위치 에너지로 변환됩니다. 선반에서 물체를 떨어 뜨리거나 스프링을 놓으면 그 위치 에너지가 다시 운동 에너지로 변환됩니다.

운동 에너지는 충돌시 한 몸체에서 다른 몸체로 전달 될 수도 있으며, 이는 탄력적이거나 비탄성적일 수 있습니다. 탄성 충돌의 한 예는 하나의 당구 공이 다른 공을 치는 것입니다. 볼과 테이블 사이의 마찰 또는 큐 볼에 부여 된 스핀을 무시하면 이상적으로 충돌 후 두 볼의 총 운동 에너지는 충돌 전 큐 볼의 운동 에너지와 같습니다.

비탄성 충돌의 예는 움직이는 기차가 비슷한 고정 된 자동차에 부딪혀서 연결되는 것일 수 있습니다. 총 에너지는 동일하게 유지되지만 새로운 시스템의 질량은 두 배가 될 것입니다. 결과는 mv22 = ½mv12와 같이 낮은 속도로 같은 방향으로 계속되는 두 대의 자동차가 될 것입니다. 여기서 m은 한 자동차의 질량, v1은 첫 번째 자동차의 속도, v2는 이후 결합 된 자동차의 속도입니다. 충돌. m으로 나누고 양쪽의 제곱근을 취하면 v2 = √2 / 2 ∙ v1이됩니다. (v2 ≠ ½v1.)

또한 운동 에너지는 다른 형태의 에너지로 변환 될 수 있으며 그 반대도 가능합니다. 예를 들어, 운동 에너지는 발전기에 의해 전기 에너지로 변환되거나 자동차의 브레이크에 의해 열 에너지로 변환 될 수 있습니다. 반대로 전기 에너지는 전기 모터에 의해 다시 운동 에너지로 변환 될 수 있고, 열 에너지는 증기 터빈에 의해 운동 에너지로 변환 될 수 있으며, 화학 에너지는 내연 기관에 의해 운동 에너지로 변환 될 수 있습니다.

Jim Lucas는 물리학, 천문학 및 공학을 전문으로하는 프리랜서 작가이자 편집자입니다. 그는 Lucas Technologies의 총책임자입니다.