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Esistono due forme di energia legate al moto di un corpo: energia potenziale ed energia cinetica. La prima è quella posseduta da un oggetto in relazione alla posizione di un secondo oggetto.[1] Ad esempio, trovandoti sulla cima di una collina avrai a disposizione molta più energia potenziale rispetto a quando sei ai sui piedi. La seconda, invece, è quella posseduta da un corpo o da un oggetto quando è in movimento.[2] L'energia cinetica può essere impressa da una vibrazione, da una rotazione o da una traslazione (movimento di un corpo da un punto a un altro).[3] Determinare l'energia cinetica posseduta da un corpo qualsiasi è molto semplice e può essere fatto utilizzando l'equazione che mette in relazione la massa e la velocità di tale corpo.[4]
Passaggi
Parte 1
Parte 1 di 3:
Comprendere l'Energia Cinetica
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1Conosci la formula per calcolare l'energia cinetica. L'equazione per il calcolo dell'energia cinetica (KE) è la seguente: KE = 0,5 x mv2. In tale formula m rappresenta la massa del corpo in oggetto, cioè la quantità di materia che lo costituisce, mentre v è la velocità a cui si muove o, in altre parole, la rapidità con cui cambia la sua posizione.[5]
- La soluzione al tuo problema dovrebbe sempre essere espressa in joule (J), l'unità di misura standard relativa alla misurazione dell'energia cinetica. Un joule, dimensionalmente, è rappresentato nel seguente modo: kg * m2/s2.
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2Determina la massa dell'oggetto. Se sei alle prese con la risoluzione di un problema in cui la massa del corpo in oggetto non è nota, devi determinare tale grandezza da solo. Puoi farlo pesando semplicemente l'oggetto in questione con una normale bilancia. Ricorda che la massa è una grandezza che si esprime in chilogrammi (kg).
- Tara la bilancia. Prima di procedere alla pesata dell'oggetto, devi tarare la bilancia sul valore 0. Azzerare la scala di misurazione di una bilancia significa "tarare" il dispositivo.[6]
- Posiziona l'oggetto da pesare sul piatto della bilancia. Appoggialo con delicatezza sulla bilancia e prendi nota del suo peso esprimendolo in chilogrammi (kg).
- Se necessario, procedi alla conversione dei grammi in chilogrammi. Per eseguire il calcolo finale, la massa deve obbligatoriamente essere espressa in chilogrammi.
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3Calcola la velocità a cui si muove l'oggetto. Spesso tale dato ti verrà fornito dal testo del problema. Se così non fosse, puoi calcolare la velocità di un oggetto utilizzando la distanza percorsa e il tempo impiegato per coprire tale spazio.[7] L'unità di misura con cui si esprime la velocità è metri per secondo (m/s).
- La velocità è definita dalla seguente equazione: V = d/t. La velocità è una grandezza vettoriale, il che significa che è dotata di un'intensità e di una direzione. L'intensità è il valore che quantifica la rapidità di spostamento, mentre la direzione indica il verso in cui l'accelerazione ha luogo.
- Un oggetto si può ad esempio muovere alla velocità di 80 m/s o -80 m/s in base alla direzione assunta dal movimento.
- Per calcolare la velocità, devi semplicemente dividere la distanza percorsa dall'oggetto per il tempo impiegato a percorrerla.
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Parte 2
Parte 2 di 3:
Calcolare l'Energia Cinetica
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1Metti per iscritto la relativa equazione. L'equazione per il calcolo dell'energia cinetica (KE) è la seguente: KE = 0,5 x mv2. In tale formula m rappresenta la massa del corpo in oggetto, cioè la quantità di materia che lo costituisce, mentre v è la velocità a cui si muove o, in altre parole, la rapidità con cui cambia la sua posizione.[8]
- La soluzione al tuo problema dovrebbe sempre essere espressa in joule (J), l'unità di misura standard relativa alla misurazione dell'energia cinetica. Un joule, dimensionalmente, è rappresentato nel seguente modo: kg * m2/s2.
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2Inserisci all'interno della formula i valori relativi alla massa e alla velocità. Se non conosci i valori di massa e velocità relativi all'oggetto che stai studiando, devi calcolarli. Nel nostro caso ipotizziamo di conoscere entrambi questi valori e di procedere alla risoluzione del seguente problema: Determinare l'energia cinetica di una donna di 55 kg che corre alla velocità di 3,87m/s. Dato che conosciamo sia la massa sia la velocità con cui si muove la donna, possiamo procedere al calcolo dell'energia cinetica utilizzando la formula e i valori noti:[9]
- KE = 0,5 x mv2
- KE = 0,5 x 55 x (3,87)2
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3Risolvi l'equazione. Dopo aver inserito nella formula i valori noti di massa e velocità, puoi procedere a calcolare l'energia cinetica (KE). Eleva al quadrato la velocità, quindi moltiplica il risultato ottenuto per tutte le altre variabili in gioco. Ricorda che la soluzione al problema dovrà essere espressa in joule (J).[10]
- KE = 0,5 x 55 x (3,87)2
- KE = 0,5 x 55 x 14,97
- KE = 411,675 J
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Parte 3
Parte 3 di 3:
Usare l'Energia Cinetica per Calcolare Velocità e Massa
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1Scrivi la formula da usare. L'equazione per il calcolo dell'energia cinetica (KE) è la seguente: KE = 0,5 x mv2. In tale formula m rappresenta la massa del corpo in oggetto, cioè la quantità di materia che lo costituisce, mentre v è la velocità a cui si muove o, in altre parole, la rapidità con cui cambia la sua posizione.[11]
- La soluzione al tuo problema dovrebbe sempre essere espressa in joule (J), l'unità di misura standard relativa alla misurazione dell'energia cinetica. Un joule, dimensionalmente, è rappresentato nel seguente modo: kg * m2/s2.
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2Sostituisci i valori delle variabili note. Nella risoluzione di alcuni problemi i valori dell'energia cinetica e della massa o dell'energia cinetica e della velocità potrebbero essere noti. Il primo passo da compiere per risolvere il problema consiste quindi nell'inserire nella formula tutti i valori delle variabili già note.
- Esempio 1. Qual è la velocità a cui si muove un oggetto avente una massa di 30 kg e un'energia cinetica di 500 J?
- KE = 0,5 x mv2
- 500 J = 0,5 x 30 x v2
- Esempio 2. Qual è la massa di un oggetto che si muove alla velocità di 5 m/s con un'energia cinetica di 100 J?
- KE = 0,5 x mv2
- 100 J = 0,5 x m x 52
- Esempio 1. Qual è la velocità a cui si muove un oggetto avente una massa di 30 kg e un'energia cinetica di 500 J?
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3Imposta l'equazione per risolverla in base alla variabile sconosciuta. Per farlo, utilizza le nozioni di algebra reimpostando l'equazione in oggetto, in modo che le variabili note si trovino tutte all'interno dello stesso membro.
- Esempio 1. Qual è la velocità a cui si muove un oggetto avente una massa di 30 kg e un'energia cinetica di 500 J?
- KE = 0,5 x mv2
- 500 J = 0,5 x 30 x v2
- Moltiplica la massa per il coefficiente 0,5: 0,5 x 30 = 15
- Dividi l'energia cinetica per il risultato ottenuto: 500/15 = 33,33
- Calcola la radice quadrata per ottenere la velocità: 5,77 m/s
- Esempio 2. Qual è la massa di un oggetto che si muove alla velocità di 5 m/s con un'energia cinetica di 100 J?
- KE = 0,5 x mv2
- 100 J = 0,5 x m x 52
- Calcola il quadrato della velocità: 52 = 25
- Moltiplica il risultato ottenuto per il coefficiente 0,5: 0,5 x 25 = 12,5
- Dividi l'energia cinetica per il risultato ottenuto: 100/12,5 = 8 kg
Pubblicità - Esempio 1. Qual è la velocità a cui si muove un oggetto avente una massa di 30 kg e un'energia cinetica di 500 J?
Riferimenti
- ↑ https://www.chem.wisc.edu/deptfiles/genchem/netorial/modules/thermodynamics/energy/energy2.htm
- ↑ https://www.chem.wisc.edu/deptfiles/genchem/netorial/modules/thermodynamics/energy/energy2.htm
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/energy/Lesson-1/Kinetic-Energy
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/energy/Lesson-1/Kinetic-Energy
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/energy/u5l1c.cfm
- ↑ http://www.harpercollege.edu/tm-ps/chm/100/dgodambe/thedisk/labtech/mass.htm
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/1DKin/Lesson-1/Speed-and-Velocity
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/energy/u5l1c.cfm
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/energy/u5l1c.cfm
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