Was ist die kinetische Energieformel – Gleichung – Definition?

Kinetische Energieformel

Die kinetische Energie K ist definiert als die Energie, die aufgrund ihrer Bewegung in einem Objekt gespeichert ist. Ein Objekt in Bewegung hat die Fähigkeit zu arbeiten und kann daher als energiereich bezeichnet werden. Es wird kinetische Energie genannt, vom griechischen Wort kinetikos, was “Bewegung” bedeutet.

Die kinetische Energie hängt von der Geschwindigkeit eines Objekts ab und ist die Fähigkeit eines sich bewegenden Objekts, an anderen Objekten zu arbeiten, wenn es mit ihnen kollidiert. Andererseits repräsentiert die kinetische Energie eines Objekts die Energiemenge, die erforderlich ist, um die Geschwindigkeit des Objekts von der Ruhe (v = 0) auf seine Endgeschwindigkeit zu erhöhen. Die kinetische Energie hängt auch linear von der Masse ab, die ein numerisches Maß für die Trägheit des Objekts und das Maß für den Beschleunigungswiderstand eines Objekts bei Anwendung einer Kraft ist.

Kinetische Energieformel :

K = ½ mv ²

Es ist die translatorische kinetische Energie des Objekts. Es muss hinzugefügt werden, es wird die “translatorische” kinetische Energie genannt, um es von der kinetischen Rotationsenergie zu unterscheiden.

Relativistische vs. nicht-relativistische kinetische Energieformel

Die bisherige Beziehung zwischen Arbeit und kinetischer Energie basiert auf Newtons Bewegungsgesetzen . Wenn wir diese Gesetze nach dem Relativitätsprinzip verallgemeinern, brauchen wir eine entsprechende Verallgemeinerung der Gleichung für kinetische Energie . Wenn die Geschwindigkeit eines Objekts nahe an der Lichtgeschwindigkeit liegt, muss eine relativistische Mechanik verwendet werden , um seine kinetische Energie zu berechnen .

In der klassischen Mechanik werden kinetische Energie und Impuls ausgedrückt als:

Die Ableitung seiner relativistischen Beziehungen basiert auf der relativistischen Energie-Impuls-Beziehung:

Es kann abgeleitet werden, dass die relativistische kinetische Energie und der relativistische Impuls sind:

Der erste Term ( ɣmc ² ) der relativistischen kinetischen Energie nimmt mit der Geschwindigkeit v des Teilchens zu. Der zweite Term ( mc ² ) ist konstant; Es wird die Ruheenergie  (Ruhemasse) des Partikels genannt und stellt eine Energieform dar, die ein Partikel selbst bei einer Geschwindigkeit von Null hat . Wenn sich die Geschwindigkeit eines Objekts der Lichtgeschwindigkeit nähert, nähert sich die kinetische Energie der Unendlichkeit . Es wird durch den Lorentz-Faktor verursacht , der für v → c gegen unendlich geht . Daher kann die Lichtgeschwindigkeit von keinen massiven Partikeln erreicht werden.

Der erste Term (ɣmc ² ) ist als Gesamtenergie E des Teilchens bekannt, da er der Restenergie plus der kinetischen Energie entspricht:

E = K + mc ²

Für ein Teilchen in Ruhe ist K Null, also ist die Gesamtenergie seine Ruheenergie:

E = mc ²

Dies ist eines der bemerkenswerten Ergebnisse von Einsteins Relativitätstheorie : Masse und Energie sind äquivalent und ineinander umwandelbar . Die Äquivalenz von Masse und Energie wird durch Einsteins berühmte Formel E = mc ^{2 beschrieben} . Dieses Ergebnis wurde unzählige Male in der Kern- und Elementarteilchenphysik experimentell bestätigt. Siehe beispielsweise Positronen-Elektronen-Paar-Produktion oder Energieeinsparung bei Kernreaktionen .

Siehe auch: Relativistische Masse