O que é a Fórmula de energia cinética – Equação – Definição

Fórmula de energia cinética

A energia cinética, K , é definida como a energia armazenada em um objeto por causa de seu movimento. Um objeto em movimento tem a capacidade de fazer o trabalho e, portanto, pode-se dizer que possui energia. É chamado de energia cinética, da palavra grega kinetikos, que significa “movimento”.

A energia cinética depende da velocidade de um objeto e é a capacidade de um objeto em movimento de trabalhar em outros objetos quando colide com eles. Por outro lado, a energia cinética de um objeto representa a quantidade de energia necessária para aumentar a velocidade do objeto do repouso (v = 0) para sua velocidade final. A energia cinética também depende linearmente da massa, que é uma medida numérica da inércia do objeto e a medida da resistência de um objeto à aceleração quando uma força é aplicada.

Fórmula de energia cinética :

K = ½ mv ²

É a energia cinética translacional do objeto. É preciso acrescentar que é chamada energia cinética “translacional” para distingui-la da energia cinética rotacional.

Fórmula de energia cinética relativística vs. não relativista

A relação anterior entre trabalho e energia cinética é baseada nas leis do movimento de Newton . Quando generalizamos essas leis de acordo com o princípio da relatividade, precisamos de uma generalização correspondente da equação para a energia cinética . Se a velocidade de um objeto é próxima da velocidade da luz, é necessário usar a mecânica relativística para calcular sua energia cinética .

Na mecânica clássica , energia cinética e momento são expressos como:

A derivação de suas relações relativísticas é baseada na relação energia-momento relativista :

Pode-se derivar, a energia cinética relativística e o momento relativístico são:

O primeiro termo ( ɣmc ² ) da energia cinética relativística aumenta com a velocidade v da partícula. O segundo termo ( mc ² ) é constante; é chamado de energia restante  (massa restante) da partícula e representa uma forma de energia que uma partícula possui mesmo quando em velocidade zero . À medida que a velocidade de um objeto se aproxima da velocidade da luz, a energia cinética se aproxima do infinito . É causada pelo fator de Lorentz , que se aproxima do infinito para v → c . Portanto, a velocidade da luz não pode ser alcançada por partículas maciças.

O primeiro termo (ɣmc ² ) é conhecido como energia total E da partícula, porque é igual à energia restante mais a energia cinética:

E = K + mc ²

Para uma partícula em repouso, ou seja, K é zero, então a energia total é sua energia de repouso:

E = mc ²

Este é um dos resultados marcantes da teoria da relatividade de Einstein é que massa e energia são equivalentes e conversíveis um no outro. A equivalência entre massa e energia é descrita pela famosa fórmula de Einstein E = mc ² . Este resultado foi confirmado experimentalmente inúmeras vezes na física de partículas nuclear e elementar. Por exemplo, consulte Produção de pares de pósitrons com elétrons ou conservação de energia em reações nucleares .

Veja também: Massa relativística