L’énergie cinétique est l’énergie de la masse en mouvement. L’énergie cinétique d’un objet est l’énergie qu’il possède en raison de son mouvement.
Dans la mécanique newtonienne (classique), qui décrit des objets macroscopiques se déplaçant à une petite fraction de la vitesse de la lumière, l’énergie cinétique (moi) d’un corps massif en mouvement peut être calculé comme la moitié de sa masse (métro) fois le carré de sa vitesse (v): E = ½mvdeux. Notez que l’énergie est un grimper quantité, c’est-à-dire qu’elle ne dépend pas de la direction et qu’elle est toujours positive. Quand on double la masse, on double l’énergie ; cependant, lorsque nous doublons la vitesse, l’énergie augmente d’un facteur quatre.
Mets-toi au travail
La propriété la plus importante de l’énergie cinétique est peut-être sa capacité à faire travail. Le travail est défini comme la force agissant sur un objet dans le sens du mouvement. travail et énergie ils sont si étroitement liés qu’ils sont interchangeables. Alors que l’énergie du mouvement est généralement exprimée en moi = ½m.v.deuxtravail (O) est le plus souvent considérée comme une force (F) par distance (ré): O = fd. Si nous voulons changer l’énergie cinétique d’un objet massif, nous devons y travailler.
Par exemple, pour soulever un objet lourd, nous devons travailler pour vaincre la force de gravité et déplacer l’objet vers le haut. Si l’objet est deux fois plus lourd, il faut deux fois plus de travail pour le soulever à la même distance. Il faut également deux fois plus de travail pour soulever le même objet deux fois plus loin. De même, pour faire glisser un objet lourd sur le sol, il faut vaincre la force de friction entre l’objet et le sol. Le travail requis est proportionnel au poids de l’objet et à la distance parcourue. (Gardez à l’esprit que si vous transportez un piano sur le dos dans un couloir, vous ne faites en fait aucun travail réel.)
Énergie potentielle
L’énergie cinétique peut être stockée. Par exemple, il faut du travail pour soulever un poids sur une étagère ou pour comprimer un ressort. Alors qu’advient-il de l’énergie? Nous savons que l’énergie se conserve, c’est-à-dire qu’elle n’est ni créée ni détruite ; il ne peut être converti que d’une forme à une autre. Dans ces deux cas, l’énergie cinétique devient potentiel l’énergie parce que même s’il ne travaille pas réellement, il a le potentiel de le faire. Si nous laissons tomber l’objet de l’étagère ou lâchons le ressort, cette énergie potentielle est reconvertie en énergie cinétique.
L’énergie cinétique peut également être transférée d’un corps à un autre lors d’une collision, ce qui peut être élastique ou inélastique. Un exemple de collision élastique serait une boule de billard en heurtant une autre. Ignorant le frottement entre les boules et la table ou toute rotation donnée à la boule blanche, idéalement, l’énergie cinétique totale des deux boules après la collision est égale à l’énergie cinétique de la boule blanche avant la collision.
Un exemple de collision inélastique pourrait être une voiture de train en mouvement entrant en collision avec et s’accouplant avec une voiture stationnaire similaire. L’énergie totale resterait la même, mais la masse du nouveau système doublerait. Le résultat serait que les deux voitures ont continué dans la même direction à une vitesse inférieure, de sorte que m.v.deuxdeux = ½m.v.1deuxoù métro est la masse d’une voiture, v1 est la vitesse de la première voiture, et vdeux est la vitesse des voitures couplées après la collision. diviser par métro et en prenant la racine carrée des deux côtés on obtient vdeux = √2/2∙v1. (Notez que vdeux ≠ ½v1.)
De plus, l’énergie cinétique peut être convertie en d’autres formes d’énergie et vice versa. Par exemple, l’énergie cinétique peut être convertie en énergie électrique par un générateur ou en énergie thermique par les freins d’une voiture. En revanche, l’énergie électrique peut être reconvertie en énergie cinétique par un moteur électrique, l’énergie thermique peut être reconvertie en énergie cinétique par une turbine à vapeur et l’énergie chimique peut être reconvertie en énergie cinétique par un moteur à combustion interne. .
Jim Lucas est un écrivain et éditeur indépendant spécialisé dans la physique, l’astronomie et l’ingénierie. Il est directeur général de Lucas Technologies.