Kinetische Energie berechnen: 9 Schritte (mit Bildern)

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Anonim

Es gibt zwei grundlegende Energieformen: potentielle und kinetische Energie. Die potentielle Energie ist die Energie, die ein Objekt relativ zur Position eines anderen Objekts hat. Wenn Sie sich beispielsweise oben auf einem Hügel befinden, haben Sie mehr potenzielle Energie als am Fuß des Hügels. Kinetische Energie ist die Energie, die ein Objekt hat, wenn es sich bewegt. Kinetische Energie kann auf Vibration, Rotation oder Translation (Bewegung von einem Ort zum anderen) zurückzuführen sein. Die kinetische Energie eines Objekts kann leicht durch eine Gleichung bestimmt werden, die die Masse und Geschwindigkeit dieses Objekts verwendet.

Schritte

Teil 1 von 3: Kinetische Energie verstehen

Berechnen der kinetischen Energie Schritt 1
Berechnen der kinetischen Energie Schritt 1

Schritt 1. Kennen Sie die Formel zur Berechnung der kinetischen Energie

Die Formel zur Berechnung der kinetischen Energie (KE) lautet KE = 0,5 x mv2. Hier steht m für Masse, das Maß dafür, wie viel Materie sich in einem Objekt befindet, und v steht für die Geschwindigkeit des Objekts oder die Geschwindigkeit, mit der das Objekt seine Position ändert.

Ihre Antwort sollte immer in Joule (J) angegeben werden, der Standardmaßeinheit für kinetische Energie. Es entspricht 1 kg * m2/S2.

Berechnen der kinetischen Energie Schritt 2
Berechnen der kinetischen Energie Schritt 2

Schritt 2. Bestimmen Sie die Masse eines Objekts

Wenn Sie ein Problem lösen, bei dem die Masse nicht angegeben ist, müssen Sie die Masse selbst bestimmen. Dies kann durch Wiegen des Objekts auf einer Waage und Ermitteln der Masse in Kilogramm (kg) erfolgen.

  • Waage tarieren. Bevor Sie Ihr Objekt wiegen, müssen Sie es auf Null stellen. Das Nullstellen der Waage wird als Tarieren bezeichnet.
  • Legen Sie Ihr Objekt in die Waage. Legen Sie das Objekt vorsichtig auf die Waage und notieren Sie seine Masse in Kilogramm.
  • Rechne bei Bedarf Gramm in Kilogramm um. Für die endgültige Berechnung muss die Masse in Kilogramm angegeben werden.
Berechnen der kinetischen Energie Schritt 3
Berechnen der kinetischen Energie Schritt 3

Schritt 3. Berechnen Sie die Geschwindigkeit des Objekts

Oftmals gibt Ihnen das Problem die Geschwindigkeit des Objekts an. Wenn dies nicht der Fall ist, können Sie die Geschwindigkeit bestimmen, indem Sie die Entfernung verwenden, die ein Objekt zurücklegt und wie lange es dauert, diese Entfernung zurückzulegen. Die Einheiten für die Geschwindigkeit sind Meter pro Sekunde (m/s).

  • Die Geschwindigkeit wird durch die Gleichung, Verschiebung geteilt durch Zeit, definiert: V = d/t. Die Geschwindigkeit ist eine Vektorgröße, d. h. sie hat sowohl eine Größe als auch eine Richtung. Die Größe ist der Zahlenwert, der die Geschwindigkeit quantifiziert, während die Richtung die Richtung ist, in der die Geschwindigkeit während der Bewegung stattfindet.
  • Beispielsweise kann die Geschwindigkeit eines Objekts je nach Fahrtrichtung 80 m/s oder -80 m/s betragen.
  • Um die Geschwindigkeit zu berechnen, teilen Sie einfach die Entfernung, die das Objekt zurückgelegt hat, durch die Zeit, die es für diese Entfernung benötigt hat.

Teil 2 von 3: Berechnung der kinetischen Energie

Berechnen Sie die kinetische Energie Schritt 4
Berechnen Sie die kinetische Energie Schritt 4

Schritt 1. Schreiben Sie die Gleichung

Die Formel zur Berechnung der kinetischen Energie (KE) lautet KE = 0,5 x mv2. Hier steht m für Masse, das Maß dafür, wie viel Materie sich in einem Objekt befindet, und v steht für die Geschwindigkeit des Objekts oder die Geschwindigkeit, mit der das Objekt seine Position ändert.

Ihre Antwort sollte immer in Joule (J) angegeben werden, der Standardmaßeinheit für kinetische Energie. Es entspricht 1 kg * m2/S2.

Berechnen Sie die kinetische Energie Schritt 5
Berechnen Sie die kinetische Energie Schritt 5

Schritt 2. Setzen Sie Masse und Geschwindigkeit in die Gleichung ein

Wenn Sie die Masse oder Geschwindigkeit des Objekts nicht kennen, müssen Sie sie berechnen. Aber nehmen wir an, Sie kennen beide Größen und arbeiten an der Lösung des folgenden Problems: Bestimmen Sie die kinetische Energie einer 55 kg schweren Frau, die mit einer Geschwindigkeit von 3,87 m/s läuft. Da Sie die Masse und Geschwindigkeit der Frau kennen, können Sie sie in die Gleichung einsetzen:

  • KE = 0,5 x mv2
  • KE = 0,5 x 55 x (3,87)2
Berechnen Sie die kinetische Energie Schritt 6
Berechnen Sie die kinetische Energie Schritt 6

Schritt 3. Lösen Sie die Gleichung

Sobald Sie Masse und Geschwindigkeit eingegeben haben, können Sie nach kinetischer Energie (KE) auflösen. Quadrieren Sie die Geschwindigkeit und multiplizieren Sie dann alle Variablen miteinander. Denken Sie daran, Ihre Antwort in Joule anzugeben (J).

  • KE = 0,5 x 55 x (3,87)2
  • KE = 0,5 x 55 x 14,97
  • KE = 411.675 J

Teil 3 von 3: Mit kinetischer Energie Geschwindigkeit oder Masse ermitteln

Berechnen Sie die kinetische Energie Schritt 7
Berechnen Sie die kinetische Energie Schritt 7

Schritt 1. Schreiben Sie die Gleichung

Die Formel zur Berechnung der kinetischen Energie (KE) lautet KE = 0,5 x mv2. Hier steht m für Masse, das Maß dafür, wie viel Materie sich in einem Objekt befindet, und v steht für die Geschwindigkeit des Objekts oder die Geschwindigkeit, mit der das Objekt seine Position ändert.

Ihre Antwort sollte immer in Joule (J) angegeben werden, der Standardmaßeinheit für kinetische Energie. Es entspricht 1 kg * m2/S2.

Berechnen Sie die kinetische Energie Schritt 8
Berechnen Sie die kinetische Energie Schritt 8

Schritt 2. Fügen Sie die bekannten Variablen ein

Bei einigen Problemen kennen Sie möglicherweise die kinetische Energie und die Masse oder kinetische Energie und Geschwindigkeit. Der erste Schritt zur Lösung dieses Problems besteht darin, alle bekannten Variablen einzufügen.

  • Beispiel 1: Welche Geschwindigkeit hat ein Objekt mit einer Masse von 30 kg und einer kinetischen Energie von 500 J?

    • KE = 0,5 x mv2
    • 500 J = 0,5 x 30 x v2
  • Beispiel 2: Welche Masse hat ein Objekt mit einer kinetischen Energie von 100 J und einer Geschwindigkeit von 5 m/s?

    • KE = 0,5 x mv2
    • 100 J = 0,5 x m x 52
Berechnen Sie die kinetische Energie Schritt 9
Berechnen Sie die kinetische Energie Schritt 9

Schritt 3. Ordne die Gleichung um, um sie nach der unbekannten Variablen aufzulösen

Mit Algebra können Sie nach der unbekannten Variablen auflösen, indem Sie alle bekannten Variablen auf einer Seite der Gleichung neu anordnen.

  • Beispiel 1: Welche Geschwindigkeit hat ein Objekt mit einer Masse von 30 kg und einer kinetischen Energie von 500 J?

    • KE = 0,5 x mv2
    • 500 J = 0,5 x 30 x v2
    • Masse mit 0,5 multiplizieren: 0,5 x 30 = 15
    • Dividiere die kinetische Energie durch das Produkt: 500/15 = 33,33
    • Quadratwurzel zum Ermitteln der Geschwindigkeit: 5,77 m/s
  • Beispiel 2: Welche Masse hat ein Objekt mit einer kinetischen Energie von 100 J und einer Geschwindigkeit von 5 m/s?

    • KE = 0,5 x mv2
    • 100 J = 0,5 x m x 52
    • Quadrieren Sie die Geschwindigkeit: 52 = 25
    • Mit 0,5 multiplizieren: 0,5 x 25 = 12,5
    • Teilen Sie die kinetische Energie durch das Produkt: 100/12,5 = 8 kg

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