Tenaga kinetik adalah tenaga yang dimiliki oleh objek ketika bergerak. Formula tenaga kinetik berkait rapat dengan tenaga berpotensi dan tenaga mekanikal.
Dalam perbincangan ini, saya akan memberikan penjelasan mengenai tenaga kinetik, bersama dengan konteks dan contoh masalahnya, agar lebih mudah difahami ...
… Kerana perbincangan mengenai tenaga kinetik sering muncul dalam bahan fizik sekolah menengah dan menengah, ia juga sering muncul dalam soalan PBB (Peperiksaan Nasional).
Definisi Tenaga
Tenaga adalah ukuran kemampuan melakukan kerja.
Oleh itu, dalam setiap aktiviti, sama ada menolak meja, mengangkat barang, berlari, anda memerlukan tenaga.
Terdapat banyak jenis tenaga, dan yang utama adalah
- Tenaga kinetik
- Tenaga keupayaan
Gabungan tenaga kinetik dan tenaga berpotensi juga dipanggil tenaga mekanikal
Tenaga kinetik
Tenaga kinetik adalah tenaga yang dimiliki oleh objek bergerak.
Kata kinetik berasal dari perkataan Yunani kinetikos yang bermaksud bergerak. Oleh itu, dari itu, semua objek bergerak tentu saja mempunyai tenaga kinetik.
Nilai tenaga kinetik berkait rapat dengan jisim dan halaju objek. Jumlah tenaga kinetik berkadar terus dengan besarnya jisim dan berkadaran dengan kuadrat halaju objek.
Objek dengan jisim dan halaju yang besar, mesti mempunyai tenaga kinetik yang besar ketika bergerak. Sebaliknya, objek yang jisim dan halajunya kecil, tenaga kinetiknya juga kecil.
Contoh tenaga kinetik adalah trak yang bergerak, ketika anda berlari, dan pelbagai pergerakan lain.
Contoh lain yang dapat anda perhatikan semasa anda membuang batu. Batu yang anda lemparkan mesti mempunyai kelajuan, dan oleh itu ia mempunyai tenaga kinetik. Anda dapat melihat tenaga kinetik batu ini ketika mencapai sasaran di hadapannya.
Tenaga keupayaan
Tenaga berpotensi adalah tenaga yang dimiliki oleh objek kerana kedudukan atau kedudukannya.
Berbeza dengan tenaga kinetik, yang memiliki bentuk yang cukup jelas, iaitu ketika objek bergerak, tenaga potensial tidak memiliki bentuk tertentu.
Ini kerana tenaga berpotensi pada dasarnya adalah tenaga yang masih berpotensi atau tersimpan di alam semula jadi. Dan hanya akan keluar apabila dia mengubah kedudukannya.
Contoh tenaga berpotensi yang anda dapati dengan mudah ialah tenaga berpotensi pada musim bunga.
Apabila anda memerah mata air, tenaga berpotensi tersimpan Itulah sebabnya, apabila anda melepaskan cengkaman pada mata air, ia dapat mendorong.
Ini berlaku kerana tenaga yang tersimpan dalam bentuk tenaga postensial telah dibebaskan.
Tenaga mekanikal
Tenaga mekanikal adalah jumlah tenaga kinetik dan tenaga berpotensi.
Tenaga mekanikal mempunyai sifat unik tertentu, iaitu di bawah pengaruh daya konservatif, jumlah tenaga mekanik akan selalu sama, walaupun nilai tenaga berpotensi dan tenaga kinetik berbeza.
Katakanlah, ambil contoh mangga yang sudah masak di atas pokok.
Ketika berada di dalam pohon, mangga mempunyai potensi tenaga kerana kedudukannya, dan ia tidak mempunyai tenaga kinetik kerana ia tidak bergerak.
Tetapi apabila mangga matang dan jatuh, tenaga potensinya akan berkurang apabila posisinya telah berubah, sementara tenaga kinetiknya meningkat ketika laju terus meningkat.
Anda juga dapat memahami perkara yang sama dengan melihat contoh kes di roller coaster.
Selanjutnya, dalam perbincangan ini, saya akan menumpukan pada topik tenaga kinetik.
Baca juga: Adakah Bahan Bakar Fosil di Dunia Habis? Rupanya tidakJenis dan Rumusan Tenaga Kinetik
Tenaga kinetik terdapat dalam beberapa jenis mengikut geraknya, dan masing-masing mempunyai formula tenaga kinetiknya sendiri.
Berikut adalah jenisnya
Formula Tenaga Kinetik (Tenaga Kinetik Translasional)
Ini adalah formula paling asas untuk tenaga kinetik. Tenaga kinetik translasi atau apa yang dipanggil tenaga kinetik adalah tenaga kinetik apabila objek bergerak secara translasi.
E k = ½ xmx v2
Maklumat:
m = jisim badan kaku (kg)
v = halaju (m / s)
E k = tenaga kinetik (Joule)
Formula Tenaga Kinetik Putaran
Sebenarnya, tidak semua objek bergerak dalam peralihan linear. Terdapat juga objek yang bergerak dalam gerakan bulat atau putaran.
Formula tenaga kinetik untuk jenis gerakan ini disebut formula tenaga kinetik putaran, dan nilainya berbeza dengan tenaga kinetik biasa.
Parameter dalam tenaga kinetik putaran menggunakan momen inersia dan halaju sudut, yang ditulis dalam formula:
E r = ½ x I x ω2
Maklumat:
I = momen inersia
ω = halaju sudut
Oleh itu, untuk mengira tenaga kinetik putaran, anda perlu mengetahui momen inersia dan halaju sudut objek terlebih dahulu.
Formula Tenaga Kinetik Relativistik
Tenaga kinetik relativistik adalah tenaga kinetik apabila suatu objek bergerak sangat pantas.
Oleh kerana begitu pantas, objek yang bergerak secara relativistik mempunyai kelajuan yang hampir dengan kelajuan cahaya.
Dalam praktiknya, hampir mustahil objek besar mencapai kelajuan ini. Oleh itu, kelajuan yang sangat besar ini biasanya dicapai oleh zarah-zarah yang membentuk atom.
Rumus untuk tenaga kinetik relativistik berbeza dengan tenaga kinetik biasa kerana pergerakannya tidak lagi sesuai dengan mekanik Newtonian klasik. Oleh itu, pendekatan tersebut dilakukan dengan teori relativiti Einstein dan rumusnya dapat ditulis seperti berikut
E k = (γ-1) mc2
Di mana γ adalah pemalar relativistik, c adalah kelajuan cahaya, dan m adalah jisim objek.
Hubungan tenaga dengan usaha
Kerja atau kerja adalah jumlah tenaga yang diberikan oleh daya pada objek atau objek yang mengalami anjakan.
Kerja atau kerja ditakrifkan sebagai produk jarak yang dilalui oleh daya ke arah anjakan.
Dinyatakan dalam bentuk
W = Fs
Di mana W = Work (Joule), F = Force (N), dan s = Jarak (m).
Lihat gambar berikut supaya anda lebih memahami konsep perniagaan.
Nilai kerja boleh positif atau negatif bergantung pada arah daya pada anjakannya.
Sekiranya daya yang diberikan pada objek berada di arah yang berlawanan dengan anjakannya, maka kerja yang diberikan adalah negatif.
Sekiranya daya yang dikenakan berada dalam arah yang sama dengan anjakan, maka objek tersebut melakukan kerja positif.
Sekiranya daya yang dikenakan membentuk sudut, maka nilai kerja hanya dikira berdasarkan daya pada arah gerakan objek.
Kerja berkait rapat dengan tenaga kinetik.
Jumlah nilai kerja sama dengan perubahan tenaga kinetik.
Ini dilambangkan sebagai:
W = ΔE k = 1/2 m (v 2 2 -v 1 2)
Di mana W = berfungsi, = perubahan tenaga kinetik, m = jisim objek, v 2 2 = halaju akhir, dan v 1 2 = halaju awal.
Contoh Penerapan Konsep Tenaga dalam Kehidupan Seharian
Contoh penggunaan tenaga berpotensi, iaitu
- Prinsip kerja ketapel
Di ketapel, ada getah atau spring yang berfungsi sebagai peluncur batu atau peluru mainan. Getah atau spring yang ditarik dan dipegang mempunyai potensi tenaga. Sekiranya getah atau spring dilepaskan, tenaga berpotensi akan berubah menjadi tenaga kinetik
- Prinsip kerja kuasa hidroelektrik
Prinsip yang digunakan hampir sama, iaitu dengan meningkatkan potensi gravitasi air yang terkumpul.
Contoh penggunaan tenaga kinetik adalah:
- Kelapa yang bergerak jatuh dari pokok
Dalam kes ini, buah kelapa bergerak, yang bermaksud ia mempunyai tenaga kinetik. Kesan tenaga ini juga dapat dilihat ketika kelapa mencapai gumpalan di tanah.
- Menendang bola
Sekiranya anda suka bermain bola sepak, anda juga mesti menendang bola.
Menendang bola adalah contoh menerapkan hubungan antara tenaga kinetik dan kerja. Anda menendang bola dengan kaki, yang bermaksud anda mengusahakan bola. Bola kemudian mengubah usaha ini menjadi tenaga kinetik sehingga bola dapat bergerak dengan cepat.
Baca juga: Loji Tenaga Caci Maki Netizen (PLTCMN) adalah idea yang sangat burukContoh masalah tenaga kinetik
Contoh Masalah Tenaga Kinetik 1
Sebuah kereta dengan jisim 500 kg bergerak dengan kelajuan 25 m / s. Hitung tenaga kinetik kereta pada kelajuan itu! Apa yang akan berlaku sekiranya kereta brek secara tiba-tiba?
Dikenali:
Jisim kereta (m) = 500 kg
Kelajuan kereta (v) = 25 m / s
Ditanya:
Tenaga kinetik dan kejadian sekiranya kereta brek secara tiba-tiba
Jawapan:
Tenaga kinetik kereta sedan dapat dikira seperti berikut:
Ek = 1/2. m v2
Ek = 1/2. 500. (25) 2
Ek = 156,250 Joules
Apabila kereta brek, kereta akan berhenti. Tenaga kinetik akan diubah menjadi tenaga haba dan tenaga bunyi yang dihasilkan oleh geseran antara brek dan gandar dan tayar di jalan raya.
Contoh masalah tenaga kinetik 2
Sebuah jip mempunyai tenaga kinetik 560,000 Joules. Sekiranya kereta mempunyai jisim 800 kg, maka kelajuan jip adalah…
Dikenali:
Tenaga kinetik (Ek) = 560,000 Joule
Jisim kereta (m) = 800 kg
Ditanya:
Kelajuan kereta (v)?
Jawapan:
Ek = 1/2. m v2
v = √ 2 x Ek / m
v = √ 2 x 560,000 / 800
v = 37.42 m / s
Jadi kelajuan jip adalah 37.42 m / s
Contoh Masalah 3 Tenaga dan Kerja Kinetik
Blok yang mempunyai jisim 5 kg meluncur di permukaan dengan kelajuan 2.5 m / s. Beberapa ketika kemudian, blok itu bergerak dengan kecepatan 3.5 m / s. Berapakah jumlah kerja yang dilakukan di blok selama ini?
Dikenali:
Jisim objek = 5 kg
Halaju awal (V1) = 2.5 m / s
Halaju objek akhir (V2) = 3.5 m / s
Ditanya:
Jumlah kerja yang dilakukan pada objek?
Jawapan:
W = ΔE k
W = 1/2 m (v 2 2-v 1 2)
W = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)
W = 15 Joules
Jadi jumlah kerja yang digunakan pada objek adalah 15 Joules.
Contoh masalah 4 Tenaga Mekanikal
Sebiji epal dengan jisim 300 gram jatuh dari poho pada ketinggian 10 meter. Sekiranya magnitud graviti (g) = 10 m / s2, hitung tenaga mekanikal dalam epal!
Dikenali:
- jisim objek: 300 gram (0.3 kg)
- graviti g = 10 m / s2
- tinggi h = 10 m
Ditanya:
Epal tenaga mekanikal (Em)?
Jawapan:
Sekiranya objek jatuh dan halaju tidak diketahui, maka tenaga kinetik (Ek) dianggap sifar (Ek = 0)
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Ep
Em = mgh
Em = 0.3 kg. 10 .10
Em = 30 joule
Kesimpulannya
Tenaga mekanikal yang dimiliki oleh epal yang jatuh adalah 30 joule.
Contoh Masalah 5 Tenaga Mekanikal
Sebuah buku seberat 1 kg jatuh dari bangunan. Apabila jatuh ke tanah, halaju buku adalah 20 m / s. Berapakah ketinggian bangunan di mana buku itu jatuh sekiranya nilai g = 10 m / s2?
Dikenali
- jisim m = 1 kg
- halaju v = 20 m / s
- graviti g = 10 m / s2
Ditanya
Ketinggian bangunan (h)
Jawapan
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Ep = maksimum
Ek1 = 0 (kerana buku belum bergerak
Ep2 = 0 (kerana buku ini sudah ada di tanah dan tidak mempunyai ketinggian)
Ek2 = maksimum
m1.g.h1 + 0 = 0 + 1/2 m1.v 2 2
1 x 10 xh = 1/2 x 1 x (20) 2
10 xh = 200
h = 200/10
h = 20 meter.
Kesimpulannya
Jadi, ketinggian bangunan di mana buku itu jatuh adalah 20 meter.
Contoh masalah 6 Cari halaju sekiranya tenaga kinetik diketahui
Berapakah halaju objek dengan jisim 30 kg dengan tenaga kinetik 500 J?
EK = 1/2 x mv2
500 = 1/2 x 30 x v2
500 = 1/2 x 30 x v2
v2 = 33,3
v = 5.77 m / s
Contoh masalah 7 Cari jisim sekiranya tenaga kinetik diketahui
Berapakah jisim objek dengan tenaga kinetik 100 J dan halaju 5 m / s?
EK = 0.5 x mv2
100 J = 0.5 xmx 52
m = 8 kg
Demikian perbincangan mengenai formula tenaga kinetik kali ini. Semoga perbincangan ini bermanfaat dan anda dapat memahaminya.
Anda juga boleh membaca pelbagai ringkasan bahan sekolah lain di Saintif.
Rujukan
- Apa itu tenaga kinetik - Khan Academy
- Tenaga Kinetik - Bilik Darjah Fizik
- Tenaga Kinetik, Potensi, Mekanikal | Rumusan, Penjelasan, Contoh, Soalan - TheGorbalsla.com
- Usaha dan Tenaga - Studio Kajian