- Кинетическая энергия
-
Кинети́ческая эне́ргия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек. Часто выделяют кинетическую энергию поступательного и вращательного движения.
Более строго, кинетическая энергия есть разность между полной энергией системы и её энергией покоя; таким образом, кинетическая энергия — часть полной энергии, обусловленная движением.
Содержание
История
Впервые понятие кинетической энергии было введено в трудах Г. Лейбница, посвященных понятию «живой силы»
Физический смысл
Рассмотрим систему, состоящую из одной частицы, и запишем второй закон Ньютона:
— есть результирующая всех сил, действующих на тело. Скалярно умножим уравнение на перемещение частицы . Учитывая, что , Получим:
Если система замкнута, то есть , то , а величина
остаётся постоянной. Эта величина называется кинетической энергией частицы. Если система изолирована, то кинетическая энергия является интегралом движения.
Для абсолютно твёрдого тела полную кинетическую энергию можно записать в виде суммы кинетической энергии поступательного и вращательного движения:
где:
— масса тела
— скорость центра масс тела
— момент инерции тела
— угловая скорость тела.
Физический смысл работы
Работа всех сил, действующих на частицу, идёт на приращение кинетической энергии частицы:
Релятивизм
При скоростях, близких к скорости света, кинетическая энергия любого объекта равна
где:
— масса объекта;
— скорость движения объекта в инерциальной системе отсчета;
— скорость света в вакууме ( — энергия покоя).
Данную формулу можно переписать в следующем виде:
При малых скоростях () последнее соотношение переходит в обычную формулу .
Соотношение кинетической и внутренней энергии
Кинетическая энергия зависит от того, с каких позиций рассматривается система. Если рассматривать макроскопический объект (например, твёрдое тело видимых размеров), то тело неподвижно как единое целое, и можно говорить о такой форме энергии, как внутренняя энергия. Кинетическая энергия в этом случае появляется лишь тогда, когда тело движется как целое.
То же тело, рассматриваемое с микроскопической точки зрения, состоит из атомов и молекул, и внутренняя энергия обусловлена движением атомов и молекул и рассматривается как следствие теплового движения этих частиц, а абсолютная температура тела прямо пропорциональна средней кинетической энергии такого движения атомов и молекул. Коэффициент пропорциональности — Постоянная Больцмана.
См. также
Для улучшения этой статьи по физике желательно?: - Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
- Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
- Добавить иллюстрации.
Категории:- Динамика
- Энергия
Wikimedia Foundation. 2010.