Động năng

Bách khoa toàn thư hé Wikipedia

Cơ học tập cổ điển
Một phần của chuỗi nội dung bài viết về
Định luật 2 của Newton về đem 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 quỷ sát Lực đàn hồi Lực căng Lực cản Ba quyết 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 tảo 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 chưng tĩnh
Hệ phân tử và Tương tác hạt Khối tâm Định luật loại nhì của Newton mang lại hệ hạt Động lượng Định luật bảo toàn động lượng Va chạm Định lí xung lượng - động lượng Va va đàn hồi một chiều Va va ko đàn hồi Va va 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 rung lắc xoắn Con rung lắc đơn Con rung lắc 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 quẹt 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 tuy nhiên nó đã đạt được kể từ hoạt động của chính nó. Nó được khái niệm là công cần thiết tiến hành nhằm tốc độ một vật với lượng mang lại trước kể từ hiện trạng ngủ cho tới véc tơ vận tốc tức thời hiện nay thời của chính nó. Sau Lúc đạt được tích điện này vì chưng tốc độ của chính nó, vật tiếp tục giữ lại động năng này trừ Lúc 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 rất có thể nhận ngẫu nhiên độ quý hiếm dương nào là, vì chưng 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 đem động năng nhập hệ quy chiếu gắn kèm với để ý viên ê. Viên đạn như thể vậy tiếp tục đứng yên tĩnh nhập ý kiến của một để ý viên không giống hoạt động nằm trong véc tơ vận tốc tức thời với viên đạn, nên là nó đem động năng vì chưng ko. Trái lại, tổng động năng của một hệ vật ko thể rời cho tới ko vì chưng cơ hội lựa chọn hệ quy chiếu quán tính chủ quan tương thích, trừ Lúc toàn bộ những vật ê đem 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 nào là rất có thể được lựa chọn nhằm toàn bộ vật đều đứng yên tĩnh. Động năng nhỏ nhất này thêm phần nhập lượng không bao giờ thay đổi của hệ, tuy nhiên nó là song lập với hệ quy chiếu.

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

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

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

Thuật ngữ động năng và công nhập trình diễn khoa học tập của mình khêu gợi lại nhập thời điểm giữa thế kỷ XIX. Những nắm rõ sớm về những phát minh này rất có thể quy mang lại Gaspard-Gustave Coriolis, người tiếp tục phát triển nhập năm 1829 tờ báo đem tựa Du Calcul de l'Effet des Machines tiếp tục nhắc những công thức đo lường 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 loại, bao hàm hóa năng, nhiệt độ năng, phản xạ năng lượng điện kể từ, tích điện trọng ngôi trường, năng lượng điện năng, tích điện đàn hồi, tích điện nguyên vẹn tử, tích điện ngủ. Chúng rất có thể được bố trí nhập nhì group chính: thế năng và động năng.

Động năng đã đạt được hiểu đơn giản và dễ dàng vì chưng những ví dụ chứng tỏ làm thế nào nó rất có thể quy đổi trở thành dạng không giống hoặc là kể từ dạng không giống. Ví dụ, một vận khuyến khích giẫm xe pháo dùng hóa năng cung ứng kể từ thực phẩm nhằm tốc độ cái xe đạp điện. Trên và một phỏng cao, vận tốc này rất có thể được giữ lại tuy nhiên ko cần thiết tốn sức, ko tính lực cản không gian và quỷ sát. Hóa năng đã mang trở thành động năng, tích điện của hoạt động, tuy nhiên quy trình ko hiệu suất cao trọn vẹn và sinh ra đi ra nhiệt độ nhập người giẫm xe pháo.

Động năng nhập hoạt động của những người giẫm xe pháo và cái xe đạp điện rất có thể đem gò trở thành dạng không giống. Ví dụ, người giẫm xe pháo rất có thể bắt gặp nên một ngọn gò đầy đủ cao nhằm giẫm lên, và cái xe đạp điện trọn vẹn giới hạn Lúc phía trên đỉnh. Động năng phần rộng lớn đã mang trở thành thế năng trọng ngôi trường tuy nhiên nó rất có thể được giải tỏa Lúc down tuy nhiên ko giẫm ở phía mặt mày ê gò. Vì xe đạp điện mất mặt 1 phần tích điện của chính nó mang lại quỷ sát, nó ko khi nào lấy lại được vận tốc của chính nó tuy nhiên ko giẫm. Năng lượng vẫn tồn tại đi; nó chỉ đem trở thành dạng không giống vì như thế quỷ sát. Bên cạnh đó người giẫm xe pháo rất có thể nối một chiếc dynamo cho tới một bánh nhằm vạc một chút ít năng lượng điện Lúc trở lại. Chiếc xe đạp điện tiếp tục dịch chuyển chậm trễ rộng lớn ở chân gò đối với Lúc không tồn tại dynamo chính vì 1 phần tích điện tiếp tục phân thành năng lượng điện năng. Một kỹ năng không giống là kẻ giẫm xe pháo rất có thể bóp thắng, và nhập tình huống này động năng rất có thể giải tỏa qua quýt quỷ sát bên dưới dạng nhiệt độ.

Như ngẫu nhiên đại lượng cơ vật lý không giống tùy theo véc tơ vận tốc tức thời, động năng của một vật tùy theo quan hệ thân thiện vật và hệ quy chiếu của để ý viên. Do ê, 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 trĩnh, động năng này là hằng số vì chưng là hầu hết không tồn tại quỷ sát ở ngoài không khí ngay sát Trái Đất. Tuy nhiên nó sẽ bị cất cánh trở nhập Lúc đem một vài động năng đem trở thành nhiệt độ. Nếu hành trình là hình ellipse hoặc hyperbol, thì động năng và thế năng của chính nó luôn luôn trao đổi; Lúc động năng lớn số 1 thì thế năng là nhỏ nhất và ngay sát Trái Đất hoặc những thiên thể không giống nhất, Lúc thế năng là lớn số 1 thì động năng là nhỏ nhất. Nếu không tồn tại hiệu quả không giống, tổng động năng và thế năng luôn luôn là hằng số.

Động năng rất có thể đem từ 1 vật qua một vật không giống. Trong trò bi domain authority, người đùa truyền động năng nhập ngược bi công ty Lúc thục nó vì chưng cây cơ. Nếu ngược bi công ty va va với ngược bi không giống, nó sẽ bị lắng dịu đáng chú ý và ngược bi bị va va tiếp tục tốc độ cho tới vận tốc ứng với động năng tiếp tục truyền mang lại nó. Trong va va ko đàn hồi, động năng bị tan biến trở thành nhiều loại tích điện, như nhiệt độ, tiếng động, tích điện link.

Bánh đà và được cải cách 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 hoạt động tảo.

Một số tế bào mô tả toán học tập của động năng tiếp tục tế bào mô tả động năng nhập một vài tình huốn cơ vật lý tương thích. Cho những vật và quy trình tuy nhiên loài người thông thường hưởng thụ, công thức ½mv² mang lại vì chưng cơ học tập truyền thống (cơ học tập Newton) là thích hợp. Tuy nhiên, nếu như vận tốc của vật rất có thể đối chiếu với vận tốc khả năng chiếu 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 nguyên vẹn tử hoặc bên dưới nguyên vẹn 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: giải pháp bảo vệ môi trường

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 tuy nhiên lượng của chính nó rất có thể sẽ là chỉ tồn bên trên tại một điểm), hay 1 vật không xoay, được mang lại vì chưng phương trình

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

Ví dụ, một vật lượng 80 kg dịch chuyển 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 như thế động năng tỉ trọng theo đòi bình phương vận tốc, nên một vật tăng gấp rất nhiều lần vận tốc thì nó sẽ có được động năng vội vàng tư chuyến lúc đầu. Ví dụ, một con xe tương đối dịch chuyển nhanh chóng gấp rất nhiều lần cái không giống thì nên tốn quãng lối vội vàng tư chuyến để dừng lại, nếu như lực thắng là cân nhau.

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

với:

là động lượng

là lượng của vật

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

với:

là lượng của vật

là vận tốc khối tâm của vật.

Động năng của ngẫu nhiên vật nào là đều tùy theo hệ quy chiếu tuy nhiên 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 đi ra, thì không bao giờ thay đổi nhập ngẫu nhiên hệ quy chiếu nào là. Do ê, phần hóa năng được đem trở thành động năng vì chưng một mô tơ thương hiệu lửa bị phân loại mang lại 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, nhiệt độ,..., được bảo toàn theo đòi thời hạn, bất kể tới cơ hội lựa chọn hệ quy chiếu. Tuy nhiên, độ quý hiếm tổng tích điện này thì tiếp tục không giống nhau trong những hệ quy chiếu không giống nhau.

Động năng của một hệ dựa vào và cơ hội lựa chọn hệ quy chiếu: hệ quy chiếu mang lại độ quý hiếm động năng nhỏ nhất là hệ tuy nhiên trong ê, tổng động lượng của hệ vì chưng ko. Giá trị động năng nhỏ nhất này góp phần nhập lượng không bao giờ thay đổi của hệ.

Chuyển động quay[sửa | sửa mã nguồn]

Động năng của một vật một vừa hai phải hoạt động tịnh tiến thủ, một vừa hai phải tảo 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 hoạt động tịnh tiến thủ,
I: mômen quán tính chủ quan và
ω: véc tơ vận tốc tức thời góc

Có thể contact động năng tảo 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 hoạt 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 hoạt động tịnh tiến
c: vận tốc ánh sáng

Khi véc tơ vận tốc tức thời hoạt động của vật là rất rất nhỏ (so với c), rất có thể nhận 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) hoạt động tịnh tiến thủ nhập cơ học tập lượng tử, ký hiệu là , tuy nhiên phân tử này được tế bào mô tả hàm sóng là: