Formule d'énergie cinétique
Chacun des types mentionnés ci-dessus a une formule différente à calculer. Dans cette section, nous mentionnerons les formules linéaires et curl.
Formule d'énergie cinétique translationnelle linéaire
La formule appliquée pour les objets qui se déplacent en ligne droite est la suivante :
Où:
-
m est la masse en kilogrammes (kg)
-
v est la vitesse exprimée en mètres par seconde (m/s)
De cette formule, on peut voir que l'énergie cinétique est directement proportionnelle au carré de la vitesse. Cela signifie qu'un objet se déplaçant à une vitesse plus élevée aura une énergie cinétique beaucoup plus élevée qu'un objet de même masse mais avec une vitesse plus lente.
En mécanique relativiste, c'est une bonne approximation uniquement lorsque la vitesse est bien inférieure à la vitesse de la lumière.
Formule d'énergie cinétique rotationnelle
Pour le calcul d'un corps tournant sur un axe est le suivant :
Où:
-
I x : moment d'inertie.
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ω : Vitesse angulaire.
Exemples d'énergie cinétique
Nous pouvons observer ce type d'énergie au quotidien:
1.- Homme sur une planche à roulettes
Un homme sur une planche à roulettes fait l'expérience de l'énergie cinétique. Un skateur avec une masse corporelle plus élevée acquerra une énergie plus élevée, et celui dont le skateboard lui permet d'aller à des vitesses plus élevées.
2.- Énergie thermique
L’énergie thermique est le résultat de la somme des énergies cinétiques des sub particules atomiques des molécules. Au niveau microscopique, si la température augmente, les particules atomiques se mouvent (en vibrant ou en rotant).
3.- Une montagne russe
Un chariot de montagnes russes gagne en vitesse à mesure qu'il tombe et augmente en vitesse. Quelques instants de se mettre en mouvement, le chariot aura une énergie potentielle et non cinétique. Pourtant, une fois que le mouvement commence, toute l'énergie potentielle est convertie en énergie cinétique et atteint son point maximum dès que la chute se termine.
Cette énergie sera plus incroyable si le chariot est plein de monde que vide. L’énergie cinétique est proportionnelle au carré de la vitesse et proportionnelle à la masse.
4.- Centrales hydroélectriques.
L'hydroélectricité utilise de grandes chutes d'eau ou des chutes de rivière, qui garantissent un débit constant d'eau en mouvement. Les centrales hydroélectriques produisent de l'énergie électrique en raison de l'énergie cinétique contenue dans l'impact de l'eau sur les turbines.
Relation entre énergie potentielle et cinétique
Dans la nature, il existe de nombreuses formes d'énergie et, selon la loi de conservation de l'énergie, l'énergie ne peut être créée ou détruite, mais elle peut être transformée d'un type à un autre.
Un cas particulier est celui de ces deux types d'énergie : la somme des deux est l'énergie mécanique.
L'énergie potentielle est l'énergie mécanique associée à l'emplacement d'un corps dans un champ de force, par exemple la force de gravité.
Si un objet est à une certaine hauteur, il a une énergie potentielle gravitationnelle (qui dépend de la hauteur). Si on le laisse tomber, il perd de l'énergie potentielle et se transforme en énergie cinétique (énergie de mouvement).
Un exemple est une montagne russe. L'énergie mécanique des chariots reste constante, mais à chaque montée et descente, l'équilibre entre énergie potentielle et cinétique change constamment.