Qu’est-ce que la formule d’énergie cinétique – Equation – Définition

Formule d’énergie cinétique

L’énergie cinétique, K , est définie comme l’énergie stockée dans un objet en raison de son mouvement. Un objet en mouvement a la capacité de travailler et peut donc être considéré comme ayant de l’énergie. Cela s’appelle l’énergie cinétique, du mot grec kinetikos, qui signifie «mouvement».

L’ énergie cinétique dépend de la vitesse d’un objet et correspond à la capacité d’un objet en mouvement à travailler sur d’autres objets lorsqu’il entre en collision avec eux. D’autre part, l’énergie cinétique d’un objet représente la quantité d’énergie nécessaire pour augmenter la vitesse de l’objet du repos (v = 0) à sa vitesse finale. L’énergie cinétique dépend également de manière linéaire de la masse, qui est une mesure numérique de l’ inertie de l’objet et la mesure de la résistance de celui-ci à l’accélération lorsqu’une force est appliquée.

Formule d’énergie cinétique :

K = ½ mv ²

C’est l’énergie cinétique de translation de l’objet. Il faut ajouter qu’on l’appelle énergie cinétique «translationnelle» pour la distinguer de l’énergie cinétique rotationnelle.

Formule d’énergie cinétique relativiste ou non relativiste

Les relations précédentes entre le travail et l’énergie cinétique sont basées sur les lois du mouvement de Newton . Lorsque nous généralisons ces lois selon le principe de relativité, nous avons besoin d’une généralisation correspondante de l’équation de l’énergie cinétique . Si la vitesse d’un objet est proche de la vitesse de la lumière, il est nécessaire d’utiliser une mécanique relativiste pour calculer son énergie cinétique .

En mécanique classique , l’énergie cinétique et l’élan sont exprimés comme:

La dérivation de ses relations relativistes est basée sur la relation relativiste énergie-momentum:

Elle peut être dérivée, l’ énergie cinétique relativiste et la quantité de mouvement relativiste sont:

Le premier terme ( ɣmc ² ) de l’ énergie cinétique relativiste augmente avec la vitesse v de la particule. Le deuxième terme ( mc ² ) est constant; elle est appelée énergie de repos  (masse au repos) de la particule et représente une forme d’énergie qu’une particule possède même lorsqu’elle est à vitesse nulle . Lorsque la vitesse d’un objet s’approche de la vitesse de la lumière, l’ énergie cinétique s’approche de l’infini . Elle est causée par le facteur de Lorentz , qui se rapproche de l’infini pour v → c . Par conséquent, la vitesse de la lumière ne peut être atteinte par aucune particule massive.

Le premier terme (ɣmc ² ) est connu comme l’ énergie totale E de la particule, car il est égal à l’énergie de repos plus l’énergie cinétique:

E = K + mc ²

Pour une particule au repos, c’est-à-dire que K est nul, l’énergie totale est donc son énergie de repos:

E = mc ²

C’est l’un des résultats frappants de la théorie de la relativité d’Einstein : la masse et l’énergie sont équivalentes et convertibles l’ une dans l’autre. L’équivalence de la masse et de l’énergie est décrite par la célèbre formule d’Einstein E = mc ² . Ce résultat a été confirmé à maintes reprises expérimentalement en physique nucléaire et élémentaire des particules. Par exemple, voir Production de paires positrons-électrons ou Conservation de l’énergie dans les réactions nucléaires .

Voir aussi: Messe relativiste