انرژی جنبشی چیست؟
انرژی جنبشی (Kinetic Energy) انرژیای است که یک جسم صرفاً به دلیل حرکت خود دارد. هر جسمی که جرم داشته باشد و در حال حرکت باشد، دارای انرژی جنبشی است. اگر جسم بایستد، انرژی جنبشی آن صفر میشود. این مفهوم یکی از پایهایترین اصول فیزیک کلاسیک و مکانیک نیوتنی است.
فرمول محاسبه (فیزیک دهم)
رابطه ریاضی انرژی جنبشی به صورت زیر تعریف میشود:
K = ½ m v2
- K (Kinetic Energy):انرژی جنبشی بر حسب ژول (J)
- m (Mass):جرم جسم بر حسب کیلوگرم (kg)
- v (Velocity):سرعت حرکت بر حسب متر بر ثانیه (m/s)
مثالهای واقعی (حل مسئله)
مثال ۱: دونده المپیک
یک دونده با جرم ۸۰ کیلوگرم با سرعت ۱۰ متر بر ثانیه میدود. انرژی او چقدر است؟
K = 0.5 × 80 × (10)² = 0.5 × 80 × 100 = 4,000 Joules
مثال ۲: خودروی سواری
ماشینی به جرم ۱۵۰۰ کیلوگرم با سرعت ۲۰ متر بر ثانیه (۷۲ کیلومتر بر ساعت) حرکت میکند.
K = 0.5 × 1500 × (20)² = 750 × 400 = 300,000 Joules (300 kJ)
اشتباهات رایج محاسباتی
- !فراموش کردن توان ۲: رایجترین خطا این است که سرعت (v) را به توان ۲ نمیرسانند. تاثیر سرعت بر انرژی بسیار بیشتر از جرم است.
- !واحدهای اشتباه: جرم حتماً باید کیلوگرم باشد (نه گرم) و سرعت حتماً باید متر بر ثانیه باشد (نه کیلومتر بر ساعت).
پرسشهای متداول
چگونه کیلومتر بر ساعت را به متر بر ثانیه تبدیل کنیم؟▼
برای تبدیل km/h به m/s، عدد سرعت را بر 3.6 تقسیم کنید. مثلاً ۷۲ کیلومتر بر ساعت میشود ۲۰ متر بر ثانیه.
رابطه انرژی جنبشی با کار چیست؟▼
طبق قضیه کار و انرژی، کل کار انجام شده روی یک جسم برابر است با تغییرات انرژی جنبشی آن (W = ΔK).