{"id":53929,"date":"2020-03-10T19:32:29","date_gmt":"2020-03-10T18:32:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-kinetische-energie-definition\/"},"modified":"2020-03-10T19:34:20","modified_gmt":"2020-03-10T18:34:20","slug":"was-ist-kinetische-energie-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-kinetische-energie-definition\/","title":{"rendered":"Was ist kinetische Energie – Definition"},"content":{"rendered":"
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Die kinetische Energie K ist definiert als die Energie, die aufgrund ihrer Bewegung in einem Objekt gespeichert ist.\u00a0Es hei\u00dft kinetische Energie, vom griechischen Wort kinetikos – Bewegung.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n
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Was ist kinetische Energie?<\/h2>\n

\"Erhaltung-der-mechanischen-Energie-Pendel\"<\/a><\/p>\n

Die kinetische Energie\u00a0K<\/em><\/strong>\u00a0ist definiert als die Energie, die aufgrund ihrer Bewegung in einem Objekt gespeichert ist.\u00a0Ein in Bewegung befindliches Objekt hat die F\u00e4higkeit zu arbeiten und kann somit als energiereich bezeichnet werden.\u00a0Es wird kinetische Energie genannt, vom griechischen Wort kinetikos, was “Bewegung” bedeutet.<\/p>\n

Die\u00a0kinetische Energie<\/strong>\u00a0h\u00e4ngt von der Geschwindigkeit eines Objekts ab und ist die F\u00e4higkeit eines sich bewegenden Objekts, an anderen Objekten zu arbeiten, wenn es mit ihnen kollidiert.\u00a0Andererseits stellt die kinetische Energie eines Objekts die Energiemenge dar, die erforderlich ist, um die Geschwindigkeit des Objekts aus dem Ruhezustand (v = 0) auf seine Endgeschwindigkeit zu erh\u00f6hen.\u00a0Die kinetische Energie h\u00e4ngt auch linear von der Masse ab, die ein numerisches Ma\u00df f\u00fcr die\u00a0Tr\u00e4gheit<\/strong>\u00a0des Objekts\u00a0und das Ma\u00df f\u00fcr den Widerstand eines Objekts gegen die Beschleunigung ist, wenn eine Kraft ausge\u00fcbt wird.<\/p>\n

Wir definieren die Menge:<\/p>\n

K = 1\/2 mv\u00a02<\/sup><\/strong><\/em><\/p>\n

die\u00a0translatorische kinetische Energie<\/strong> des Objekts zu sein. Es muss hinzugef\u00fcgt werden, es wird die “translatorische” kinetische Energie genannt, um es von der kinetischen Rotationsenergie zu unterscheiden.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Erhaltung der mechanischen Energie<\/span><\/h2>\n

Zun\u00e4chst wurde das Prinzip der\u00a0<\/span>Erhaltung der mechanischen Energie<\/span><\/strong>\u00a0festgelegt:<\/span><\/p>\n

Die gesamte mechanische Energie<\/span><\/strong>\u00a0(definiert als die Summe ihrer potentiellen und kinetischen Energien) eines Teilchens, auf das nur konservative Kr\u00e4fte einwirken,\u00a0<\/span>ist konstant<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/em><\/p>\n

\"Beispiel<\/a><\/strong><\/p>\n

Siehe auch:\u00a0<\/span>Erhaltung der mechanischen Energie<\/span><\/a><\/p>\n

Ein isoliertes System<\/span><\/strong>\u00a0ist ein\u00a0System,<\/strong>\u00a0bei dem\u00a0<\/span>keine \u00e4u\u00dfere Kraft<\/span><\/strong>\u00a0Energie\u00e4nderungen verursacht.\u00a0Wenn nur\u00a0<\/span>konservative Kr\u00e4fte<\/span><\/strong>\u00a0auf ein Objekt wirken und\u00a0<\/span>U<\/span><\/strong>\u00a0die\u00a0<\/span>potentielle Energiefunktion<\/span><\/strong>\u00a0f\u00fcr die gesamte konservative Kraft ist, dann<\/span><\/p>\n

E\u00a0<\/span><\/strong>mech<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0= U + K.<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Die potentielle Energie\u00a0<\/span>U<\/span><\/em><\/strong>\u00a0h\u00e4ngt von der Position eines Objekts ab, das einer konservativen Kraft ausgesetzt ist.<\/span><\/p>\n

\"Potential-Energie-Gleichung\"<\/a><\/p>\n

Es ist definiert als die Arbeitsf\u00e4higkeit des Objekts und wird erh\u00f6ht, wenn das Objekt in die entgegengesetzte Richtung der Kraftrichtung bewegt wird.<\/span><\/p>\n

Die potentielle Energie,<\/span><\/strong>\u00a0die mit einem System verbunden ist, das aus der Erde und einem nahe gelegenen Teilchen besteht, ist\u00a0\u00a0<\/span>potentielle Gravitationsenergie<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

\"Gravitationspotential-Energie-Gleichung\"<\/a><\/p>\n

Die kinetische Energie\u00a0<\/span>K<\/span><\/em><\/strong>\u00a0h\u00e4ngt von der Geschwindigkeit eines Objekts ab und ist die F\u00e4higkeit eines sich bewegenden Objekts, an anderen Objekten zu arbeiten, wenn es mit ihnen kollidiert.<\/span><\/p>\n

\u00a0K = \u00bd mv\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup><\/strong><\/em><\/p>\n

Die oben erw\u00e4hnte Definition (\u00a0<\/span>E\u00a0<\/span><\/strong>mech<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0= U + K<\/span><\/strong>\u00a0) setzt voraus, dass das System\u00a0<\/span>frei von Reibung<\/span><\/strong>\u00a0und anderen\u00a0<\/span>nicht konservativen Kr\u00e4ften ist<\/span><\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Der Unterschied zwischen einer konservativen und einer nichtkonservativen Kraft besteht darin, dass die Arbeit der konservativen Kraft unabh\u00e4ngig vom Pfad ist, wenn eine konservative Kraft ein Objekt von einem Punkt zum anderen bewegt.<\/span><\/p>\n

In jeder realen Situation sind\u00a0<\/span>Reibungskr\u00e4fte<\/span><\/strong>\u00a0und andere nicht konservative Kr\u00e4fte vorhanden, aber in vielen F\u00e4llen sind ihre Auswirkungen auf das System so gering, dass das Prinzip der\u00a0<\/span>Erhaltung mechanischer Energie<\/span><\/strong>\u00a0als angemessene Ann\u00e4herung verwendet werden kann.\u00a0Zum Beispiel ist die Reibungskraft eine nicht konservative Kraft, weil sie die mechanische Energie in einem System reduziert.<\/span><\/p>\n

Beachten Sie, dass nicht konservative Kr\u00e4fte die mechanische Energie nicht immer reduzieren.\u00a0Eine nicht konservative Kraft ver\u00e4ndert die mechanische Energie, es gibt Kr\u00e4fte, die die gesamte mechanische Energie erh\u00f6hen, wie die von einem Motor oder Motor bereitgestellte Kraft, die ebenfalls eine nicht konservative Kraft ist.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Block rutschen eine reibungslose Steigung hinunter<\/span><\/h2>\n

Der 1-kg-Block beginnt eine H\u00f6he H (sagen wir 1 m) \u00fcber dem Boden mit einer\u00a0<\/span>potentiellen Energie\u00a0<\/span><\/strong>mgH<\/span><\/strong>\u00a0und einer\u00a0<\/span>kinetischen Energie<\/span><\/strong>\u00a0von 0. Er gleitet auf den Boden (ohne Reibung) und kommt ohne potentielle Energie und kinetische Energie an\u00a0<\/span>K = \u00bd mv\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0.\u00a0Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Blocks am Boden und seine kinetische Energie.<\/span><\/p>\n

E\u00a0<\/span><\/em><\/strong>mech<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0= U + K = const<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

=> \u00bd mv\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2<\/span><\/sup><\/em><\/strong>\u00a0= mgH<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

=> v = \u221a2gH = 4,43 m \/ s<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

=> K\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2<\/span><\/sub><\/em><\/strong>\u00a0= \u00bd x 1 kg x (4,43 m \/ s)\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2<\/span><\/sup><\/em><\/strong>\u00a0= 19,62 kg.m\u00a0<\/span><\/em><\/strong>2<\/span><\/sup><\/em><\/strong>\u00a0.s\u00a0<\/span><\/em><\/strong>-2<\/span><\/sup><\/em><\/strong>\u00a0= 19,62 J<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Pendel<\/span><\/h2>\n

\"Erhaltung<\/a>Nehmen Sie ein\u00a0<\/span>Pendel an<\/span><\/strong>\u00a0(Kugel der Masse m, die an einer Schnur der L\u00e4nge\u00a0<\/span>L<\/span><\/strong>\u00a0aufgeh\u00e4ngt ist\u00a0, die wir hochgezogen haben, so dass die Kugel eine H\u00f6he\u00a0<\/span>H <L<\/span><\/strong>\u00a0\u00fcber ihrem tiefsten Punkt im Bogen ihrer Bewegung der gedehnten Schnur liegt. Das Pendel wird dem\u00a0<\/span>Konservativen<\/span><\/strong>\u00a0unterworfen\u00a0Gravitationskraft,<\/strong>\u00a0bei der Reibungskr\u00e4fte wie Luftwiderstand und Reibung am Drehpunkt vernachl\u00e4ssigbar sind.<\/span><\/p>\n

Wir befreien es von der Ruhe.\u00a0<\/span>Wie schnell geht es unten?<\/span><\/strong><\/p>\n

\"Erhaltung<\/a><\/p>\n

Das Pendel erreicht\u00a0in\u00a0vertikaler Position<\/strong>\u00a0die\u00a0<\/span>gr\u00f6\u00dfte kinetische Energie<\/span><\/strong>\u00a0und die\u00a0<\/span>geringste potentielle Energie<\/span><\/strong>\u00a0, da es die gr\u00f6\u00dfte Geschwindigkeit hat und an diesem Punkt der Erde am n\u00e4chsten ist.\u00a0Andererseits hat es\u00a0an den\u00a0extremen Positionen<\/strong>\u00a0seines Schwungs\u00a0seine\u00a0geringste kinetische Energie<\/strong>\u00a0und seine\u00a0gr\u00f6\u00dfte potentielle Energie<\/strong>\u00a0, da es keine Geschwindigkeit hat und an diesen Punkten am weitesten von der Erde entfernt ist.<\/span><\/p>\n

Wenn die Amplitude auf kleine Schwankungen begrenzt ist, betr\u00e4gt die Periode\u00a0<\/span>T<\/span><\/em>\u00a0eines einfachen Pendels, die Zeit, die f\u00fcr einen vollst\u00e4ndigen Zyklus ben\u00f6tigt wird:<\/span><\/p>\n

\"Pendelperiode<\/a><\/p>\n

Dabei ist\u00a0<\/span>L<\/span><\/em><\/strong>\u00a0die L\u00e4nge des Pendels und\u00a0<\/span>g<\/span><\/em><\/strong>\u00a0die lokale Erdbeschleunigung.\u00a0Bei kleinen Schaukeln ist die Schwungdauer f\u00fcr Schaukeln unterschiedlicher Gr\u00f6\u00dfe ungef\u00e4hr gleich.\u00a0Das hei\u00dft,\u00a0\u00a0<\/span>die Periode ist unabh\u00e4ngig von der Amplitude<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Relativistische kinetische Energie<\/span><\/h2>\n
\"relativistische<\/a>
Wenn sich die Geschwindigkeit eines Objekts der Lichtgeschwindigkeit n\u00e4hert, n\u00e4hert sich die relativistische kinetische Energie der Unendlichkeit.\u00a0Es wird durch den Lorentz-Faktor verursacht, der f\u00fcr v \u2192 c gegen unendlich geht.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Die bisherige Beziehung zwischen Arbeit und kinetischer Energie basiert auf\u00a0<\/span>Newtons Bewegungsgesetzen<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Wenn wir diese Gesetze nach dem Relativit\u00e4tsprinzip verallgemeinern, brauchen wir eine entsprechende Verallgemeinerung der Gleichung f\u00fcr\u00a0<\/span>kinetische Energie<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Wenn die Geschwindigkeit eines Objekts nahe an der Lichtgeschwindigkeit liegt, muss eine\u00a0<\/span>relativistische Mechanik verwendet werden<\/span><\/strong>\u00a0, um seine\u00a0<\/span>kinetische Energie<\/span><\/strong>\u00a0zu berechnen\u00a0.<\/span><\/p>\n

In der\u00a0<\/span>klassischen Mechanik<\/span><\/strong>\u00a0werden kinetische Energie und Impuls ausgedr\u00fcckt als:<\/span><\/p>\n

\"klassischer<\/a><\/p>\n

Die Ableitung seiner\u00a0<\/span>relativistischen Beziehungen<\/span><\/strong>\u00a0basiert auf der\u00a0<\/span>relativistischen\u00a0<\/span><\/strong>Energie-Impuls-Beziehung:<\/span><\/strong><\/p>\n

\"Energie-Impuls-Beziehung\"<\/a><\/p>\n

Es kann abgeleitet werden, dass die\u00a0<\/span>relativistische kinetische Energie<\/span><\/strong>\u00a0und der relativistische Impuls sind:<\/span><\/p>\n

\"relativistische<\/a><\/p>\n

Der erste Term (\u00a0<\/span>\u0263mc\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0) der\u00a0<\/span>relativistischen kinetischen Energie<\/span><\/strong>\u00a0nimmt mit der Geschwindigkeit v des Teilchens zu.\u00a0Der zweite Term (\u00a0<\/span>mc\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0) ist konstant;\u00a0Es wird die\u00a0<\/span>Ruheenergie<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0(Ruhemasse) des Partikels genannt und stellt eine Energieform dar, die ein Partikel selbst bei einer\u00a0<\/span>Geschwindigkeit von Null hat<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Wenn sich die Geschwindigkeit eines Objekts der Lichtgeschwindigkeit n\u00e4hert,\u00a0<\/span>n\u00e4hert sich<\/span><\/strong>\u00a0die\u00a0kinetische Energie der Unendlichkeit<\/strong>\u00a0.\u00a0Es wird durch den\u00a0<\/span>Lorentz-Faktor verursacht<\/span><\/strong>\u00a0, der f\u00fcr\u00a0<\/span>v \u2192 c gegen<\/span><\/strong>\u00a0unendlich geht\u00a0.\u00a0Daher kann die Lichtgeschwindigkeit von keinen massiven Partikeln erreicht werden.<\/span><\/p>\n

Der erste Term (\u0263mc\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup>\u00a0) ist als\u00a0<\/span>Gesamtenergie E<\/span><\/strong>\u00a0des Teilchens bekannt, da er der\u00a0Restenergie\u00a0plus der kinetischen Energie entspricht:<\/span><\/p>\n

E = K + mc\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup><\/p>\n

F\u00fcr ein Teilchen in Ruhe ist K Null, also ist die Gesamtenergie seine Ruheenergie:<\/span><\/p>\n

E = mc\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup><\/p>\n

Dies ist eines der bemerkenswerten Ergebnisse von\u00a0<\/span>Einsteins Relativit\u00e4tstheorie<\/span><\/strong>\u00a0:\u00a0<\/span>Masse und Energie sind \u00e4quivalent und<\/span><\/strong>\u00a0ineinander\u00a0umwandelbar<\/strong>\u00a0.\u00a0<\/span>Die \u00c4quivalenz<\/span><\/strong>\u00a0von Masse und Energie wird durch Einsteins ber\u00fchmte Formel\u00a0<\/span>E = mc\u00a0<\/span><\/strong>2 beschrieben<\/span><\/sup><\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Dieses Ergebnis wurde unz\u00e4hlige Male in der Kern- und Elementarteilchenphysik experimentell best\u00e4tigt.\u00a0Siehe beispielsweise\u00a0<\/span>Positronen-Elektronen-Paar-Produktion<\/span><\/a>\u00a0oder\u00a0<\/span>Energieeinsparung bei Kernreaktionen<\/span><\/a>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Siehe auch:\u00a0<\/span>Relativistische Masse<\/span><\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Beispiel: Protons kinetische Energie<\/span><\/h2>\n

\"Was<\/a>Ein Proton (\u00a0<\/span>m = 1,67 \u00d7 10\u00a0<\/span>\u201327<\/span><\/sup>\u00a0kg<\/span><\/strong>\u00a0)\u00a0<\/span>bewegt sich<\/span><\/strong>\u00a0mit einer Geschwindigkeit\u00a0v = 0,9900 c = 2,968 \u00d7 10\u00a0<\/strong>8<\/sup><\/strong>\u00a0m \/ s<\/strong>\u00a0.\u00a0Was ist seine\u00a0<\/span>kinetische Energie<\/span><\/strong>\u00a0?<\/span><\/p>\n

Nach einer klassischen Berechnung, die nicht korrekt ist, w\u00fcrden wir erhalten:<\/span><\/p>\n

K = 1 \/ 2mv\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup>\u00a0= \u00bd x (1,67 x 10\u00a0<\/span>-27<\/span><\/sup>\u00a0kg) x (2,968 x 10\u00a0<\/span>8<\/span><\/sup>\u00a0m \/ s)\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup>\u00a0=\u00a0<\/span>7,355 x 10\u00a0<\/span>-11<\/span><\/sup>\u00a0J.<\/span><\/strong><\/p>\n

Bei der relativistischen Korrektur ist die\u00a0<\/span>relativistische kinetische Energie<\/span><\/strong>\u00a0gleich:<\/span><\/p>\n

K = (\u0263 – 1) mc\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup><\/strong><\/p>\n

wo der Lorentz-Faktor<\/span><\/p>\n

\u0263 = 7,089<\/span><\/p>\n

deshalb<\/span><\/p>\n

K = 6,089 \u00d7 (1,67 \u00d7 10\u00a0<\/span>\u201327<\/span><\/sup>\u00a0kg) \u00d7 (2,9979 \u00d7 10\u00a0<\/span>8<\/span><\/sup>\u00a0m \/ s)\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup>\u00a0=\u00a0<\/span>9,139 \u00d7 10\u00a0<\/span>\u201310<\/span><\/sup>\u00a0J = 5,701 GeV<\/span><\/strong><\/p>\n

Dies ist etwa\u00a0<\/span>12-mal h\u00f6here<\/span><\/strong>\u00a0Energie als bei der klassischen Berechnung.\u00a0Entsprechend dieser Beziehung erfordert eine Beschleunigung eines Protonenstrahls auf 5,7 GeV Energien, die in der Gr\u00f6\u00dfenordnung unterschiedlich sind.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Die kinetische Energie K ist definiert als die Energie, die aufgrund ihrer Bewegung in einem Objekt gespeichert ist.\u00a0Es hei\u00dft kinetische Energie, vom griechischen Wort kinetikos – Bewegung.\u00a0W\u00e4rmetechnik Was ist kinetische Energie? Die kinetische Energie\u00a0K\u00a0ist definiert als die Energie, die aufgrund ihrer Bewegung in einem Objekt gespeichert ist.\u00a0Ein in Bewegung befindliches Objekt hat die F\u00e4higkeit zu … Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[9],"tags":[],"yoast_head":"\nWas ist kinetische Energie - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Die kinetische Energie K ist definiert als die Energie, die aufgrund ihrer Bewegung in einem Objekt gespeichert ist. Es hei\u00dft kinetische Energie, vom griechischen Wort kinetikos - Bewegung. 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