Energia kinetyczna
Rozpatrzmy jeszcze raz ruch ciała pod wpływem stałej, niezrównoważonej siły \( {\bf F} \) i obliczmy pracę jaką wykonuje ona na drodze \( {\bf s} \). Stałość siły oznacza, że ruch odbywa się ze stałym przyspieszeniem \( {\bf a} \). Zakładamy ponadto, że kierunek siły \( {\bf F} \) i przyspieszenia \( {\bf a} \) pokrywa się z kierunkiem przesunięcia \( {\bf s} \). Dla ruchu jednostajnie przyspieszonego możemy napisać
co w połączeniu daje
Wykonana praca jest równa
Definicja 1: Energia kinetyczna
Połowę iloczynu masy ciała i kwadratu prędkości nazywamy energią kinetyczną \( E_{k} \) ciała o masie \( m \).
Na podstawie wzorów ( 3 ) i ( 4 ) widzimy, że
Prawo 1: Zmiana energi kinetycznej
Praca wykonana przez siłę \( F \) działającą na ciało o masie \( m \) jest równa zmianie energii kinetycznej tego ciała.
To jest twierdzenie o pracy i energii.
Z tego twierdzenia wynika, że jednostki pracy i energii są takie same.
Definicja 2: Jednostki
Jednostką pracy i energii jest w układzie SI dżul (J); 1J = 1N·m.
W fizyce atomowej powszechnie używa się jednostki elektronowolt (eV) 1eV \( =1.6·10{^{-19}} \) J.
Spróbuj teraz wykonać proste ćwiczenie.
Zadanie 1: Energia kinetyczna
Treść zadania:
Porównaj energię kinetyczną sprintera o masie \( 80 \) kg biegnącego z prędkością \( 10 \) m/s z energią kinetyczną pocisku o masie \( 5 \) g wylatującego z karabinu z prędkością \( 800 \) m/s. Skorzystaj ze wzoru ( 5 ). Wynik obliczeń zapisz poniżej. Pamiętaj o odpowiednich jednostkach.
\( E \) \( _{sprintera}= \)
\( E \) \( _{pocisku}= \)