动能：公式，定义。如何求分子的动能、平移运动、弹簧、物体、气体分子？

日常经验表明，不动的物体可以运动，运动的物体可以停止。我们在不断地做某事，世界熙熙攘攘，阳光普照……但人类、动物和大自然作为一个整体，哪里有力量去做这项工作呢？机械运动会消失得无影无踪吗？一个物体会开始移动而不改变另一个物体的运动吗？我们将在我们的文章中讨论这一切。

能源理念

为汽车、拖拉机、内燃机车和飞机提供动力的发动机需要燃料，燃料是一种能源。电动机在电力的帮助下使机器运动。由于从高处落下的水的能量，水轮机转动，连接到产生电流的电机。人也需要能量才能存在和工作。他们说，为了做任何工作，都需要能量。什么是能量？

观察 1. 将球举离地面。当他处于状态时心安理得，不做任何机械工作。让他走吧。在重力的影响下，小球从一定高度落到地上。随着球落下，进行机械工作。
观察 2. 合上弹簧，用线固定并在弹簧上放置重物。让我们点燃线，弹簧会伸直并将重量提升到一定高度。弹簧做了机械功
观察 3. 将末端带有块的杆连接到手推车上。我们将一根线穿过木块，它的一端缠绕在推车的轴上，另一端挂着一个重物。让我们放下负担。在重力的影响下，它会下落并给推车运动。砝码做了机械功

分析以上所有观察，我们可以得出结论，如果一个物体或几个物体在相互作用过程中做机械功，那么它们说它们有机械能或能量。

能源理念

能量（来自希腊语能量--活动）是表征身体做功能力的物理量。 SI 系统中的能量单位和功单位是一焦耳 (1 J)。在写作中，能量用字母 E 表示。从上面的实验可以看出，当身体从一种状态转换到另一种状态时，它确实在工作。在这种情况下，身体的能量发生变化（减少），身体所做的机械功等于其机械能变化的结果。

机械能的种类。势能概念

机械能有两种类型：势能和动能。现在让我们仔细看看势能。

势能（PE）是由相互作用的物体或同一物体的各个部分的相互位置确定的能量。由于任何物体和地球都相互吸引，即它们相互作用，所以从地面升起的物体的 PE 将取决于升起的高度 h。身体抬得越高，它的PE就越大。实验证明，PE 不仅取决于其升高的高度，还取决于体重。如果物体被提升到相同的高度，那么质量大的物体也会有大的 PE。该能量的计算公式如下： E_p=mgh，其中 E_p 是势能，m 是物体的质量，g=9.81 N/ kg, h - 高度。

春天的势能

弹性变形体的势能是物理量E_p，，当平移运动的速度在弹力的作用下发生变化时，它的减少量正好等于动能增加。弹簧（与其他弹性变形体一样）的 PE 等于其刚度 k 与变形平方乘积的一半：x=kx²: ^2.

动能：公式与定义

有时可以不用力和位移的概念来考虑机械功的含义，重点是功表征身体能量的变化。我们所需要的只是物体的质量及其初始和最终速度，这将导致我们获得动能。动能（KE）是由于自身运动而属于身体的能量。

动能就是风，它是用来给风力涡轮机提供运动的。可移动的空气团对风力涡轮机机翼的斜面施加压力，并使其转动。旋转运动通过传动系统传递到执行一定工作的机构。转动发电厂涡轮机的可移动水在工作时会失去一些 CE。高空飞行的飞机，除了PE，还有CE。如果物体处于静止状态，即其相对于地球的速度为零，则其相对于地球的 CE 为零。已经通过实验确定，物体的质量和移动速度越大，其 KE 越大。平移运动的动能数学公式如下：

其中K是动能，m是体重，v是速度。

动能变化

由于物体的速度是一个取决于参考系选择的量，所以物体的FE值也取决于它的选择。身体动能（IKE）的变化是由于外力F作用在身体上而发生的。物理量A，等于IKEΔE_k物体因受力F作用于其上，称为功：A=ΔE_k。如果以速度 v ₁ 运动的物体受到与方向一致的力 F，则物体的速度将随着时间 t 增加到某个值 v ₂。在这种情况下，IKE 是：

其中m--体重； d 是物体行进的距离； V_f1=(V₂ - V₁); V_f2 =(V₂ + V₁); a=F：米。正是根据这个公式来计算动能的多少。该公式还可以有以下解释： ΔЕ_к =Flcos ά ，其中 cosά 是力向量 F 和速度 V 之间的角度。

平均动能

动能是由属于这个系统的不同点的运动速度决定的能量。但是，应该记住，有必要区分表征不同类型运动的 2 种能量：平移和旋转。在这种情况下，平均动能（SKE）是整个系统的能量总和与其静止能量之差的平均值，也就是说，它的值实际上是势能的平均值。平均动能的计算公式如下：

其中k是玻尔兹曼常数； T 是温度。正是这个方程是分子动力学理论的基础。

气体分子的平均动能

大量实验证实，在给定温度下，气体分子在平移运动中的平均动能是相同的，与气体类型无关。此外，还发现当气体加热1^оС时，TEC增加相同的值。更准确地说，这个值等于：WITH。为了计算气体分子在平移运动中的平均动能等于多少，除了这个相对值之外，还需要知道至少一个平移运动能量的绝对值。在物理学中，这些值是在很宽的温度范围内相当准确地确定的。例如，在温度 t=500 _oС，分子平移运动的动能Ек=1600 x 10^-23J.知道 2 个量（ΔЕ^к 和 Е^к），我们都可以计算给定温度下分子平移运动的能量，并求解逆问题 - 通过设定的能量值确定温度。

最后，我们可以得出结论，分子的平均动能，上面给出的公式，只取决于绝对温度（对于任何物质的聚合状态）。

总机械能守恒定律

研究物体在重力和弹力作用下的运动，表明存在一定的物理量，称为势能E_p；它取决于物体的坐标，它的变化等于 IKE，取反号：Δ E_p= - ΔE_{k 因此，物体的 KE 和 PE 与重力和弹性力相互作用的变化之和等于 0：仅取决于物体坐标的力称为保守力。吸引力和弹性力是保守力。身体的动能和势能之和就是总机械能： E}p _{+ E}k_=E.

这个事实已经被最准确的实验证明了，就是

被称为机械能守恒定律。如果物体与取决于相对运动速度的力相互作用，则相互作用物体系统中的机械能不守恒。这种被称为非保守力的例子是摩擦力。如果摩擦力作用在身体上，那么要克服它们，就需要消耗能量，即一部分能量用于对抗摩擦力做功。然而，这里违反能量守恒定律只是虚构的，因为它是能量守恒定律和能量变换的一个单独案例。身体的能量永远不会消失，也不会再次出现：它只是从一种形式转变为另一种形式。这个自然规律很重要，到处都在执行。它有时也被称为能量守恒定律和转化的一般规律。

内部通信体能、动能和势能

身体的内能（U）是它的身体总能量减去身体整体的KE和它在外力场中的PE。由此我们可以得出结论，内能由分子混沌运动的CE、它们之间相互作用的PE和分子内能组成。内能是系统状态的单值函数，其含义如下：如果系统处于给定状态，无论之前发生什么，其内能都取其固有值。

相对主义

当物体的速度接近光速时，动能由下式求：

身体的动能，上面写的公式，也可以按照这个原理计算：

求动能问题举例

1。比较一个 9 g 的球以 300 m/s 的速度飞行和一个 60 kg 的人以 18 km/h 的速度运行的动能。

那么，给我们的是什么：m₁=0.009公斤； V₁=300 m/s; m₂=60 kg, V₂=5 m/s.

解决方案：

动能（公式）：E_k =mv² :2.
我们有计算的所有数据，因此我们将找到E_k ，人和球都有。
E_k1 =(0.009 kg x (300 m/s)²): 2=405 J;
E_k2 =(60 公斤 x (5m/s)²): 2=750 J.
E_k1 < E_k2。

答：小球的动能小于人的动能。

2。一个质量为 10 kg 的物体被提升到 10 m 的高度，然后被释放。它在 5 m 的高度会有什么 FE？空气阻力可以忽略。

那么，给我们的是什么：m=10 kg； h=10 米； h ₁ =5 m; g=9.81 牛/公斤。 E_k1 - ?

解决方案：

一定质量的物体，提升到一定高度，具有势能：E_p=mgh。如果身体跌倒，那么在某个高度h₁ 会出汗。能量 E_p=mgh₁ 和亲属。能量E_k1。为了正确求动能，上面给出的公式无济于事，因此我们将使用以下算法解决问题。
在这一步，我们利用能量守恒定律写成： E_p1 + E_k1=E _p.
然后 E_k1=E _p - E_p1 =mgh - mgh 1 _=mg(h-h1_).
将我们的值代入公式，得到：

答案：E_k1=490.5 J.

3。质量为 m、半径为 R 的飞轮围绕通过其中心的轴旋转。飞轮缠绕角速度-ω。为了停止飞轮，将制动蹄压在其轮辋上，并用力 F_friction 作用在其上。飞轮在完全停止之前转了多少圈？注意飞轮的质量以边缘为中心。

那么，给我们的是什么：m； R; ω; F_摩擦。 N - ?

解决方案：

求解问题时，我们会认为飞轮的旋转类似于半径为R，质量为m的薄均匀环的旋转，该环以角速度ω旋转。
这样一个物体的动能为：Е_к =(J ω ²): 2, 其中J=m R ².
飞轮在其全部FE都用于克服摩擦力F_摩擦力，刹车蹄与轮辋之间产生的摩擦力的情况下停止：E _to=F摩擦_s,_where_{s是停车距离，即等于 2 πRN.}
因此，F_摩擦 2 πRN =(m R ² ω2^{): 2, 其中 N=(m ω} 2^{R): (4 π F}tr).