運動エネルギーを計算する

著者: Charles Brown
作成日: 7 2月 2021
更新日: 28 六月 2024
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【物理基礎】 運動と力39 運動エネルギー (16分)
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エネルギーには、位置エネルギーと運動エネルギーの2つの形式があります。位置エネルギーは、別​​のオブジェクトの位置に対するオブジェクトのエネルギーです。たとえば、丘の上にいる場合は、丘の下よりも位置エネルギーがあります。運動エネルギーは、動いている物体のエネルギーです。運動エネルギーは、振動、回転、または並進(変位)によって生成できます。物体の運動エネルギーは、物体の質量と速度を考慮した方程式を使用して簡単に決定できます。

ステップに

パート1/3:運動エネルギーを理解する

  1. 運動エネルギーを計算するための式を知っています。 運動エネルギー(KE)を計算する式は次のとおりです。 KE = 0.5 x pl。ここは m 質量(オブジェクトに存在する物質の量)と v オブジェクトの(ベクトル)速度(またはオブジェクトが移動する度合い)を表します。
    • 答えは、運動エネルギーの標準的な測定単位であるジュール(J)で常に記載する必要があります。 1 kg * m / sに相当します。
  2. オブジェクトの質量を決定します。 質量が与えられていない問題を解決する場合は、自分で判断する必要があります。これを行うには、キログラム(kg)単位の質量が得られる天びんで物体を計量します。
    • バランスを調整します。オブジェクトの重量を量る前に、バランスをゼロに設定する必要があります。スケールをゼロにすることをキャリブレーションと呼びます。
    • オブジェクトをはかりに置きます。はかりにオブジェクトを注意深く置き、その質量をキログラムで記録します。
    • 必要に応じて、グラム数をキログラムに変換します。最終的な計算では、質量はキログラムである必要があります。
  3. オブジェクトの速度を計算します。 多くの場合、オブジェクトの速度はステートメントで指定されます。そうでない場合は、オブジェクトが移動している距離とその距離を移動するのにかかる時間を使用して速度を決定できます。ベクトル速度の単位はメートル/秒(m / s)です。
    • ベクトル速度は、変位を時間で割った方程式で定義されます。 v = d / t。ベクトル速度はベクトルです。つまり、大きさと方向の両方があります。大きさは速度を示す数値であり、方向は移動中の速度の方向です。
    • たとえば、オブジェクトのベクトル速度は、オブジェクトの移動方向に応じて、80 m / sまたは-80m / sになります。
    • ベクトル速度を計算するには、オブジェクトが移動した距離を、その距離をカバーするのにかかる時間で割ります。

パート2/3:運動エネルギーの計算

  1. 方程式を書き留めます。 運動エネルギー(KE)の計算式は次のとおりです。 KE = 0.5 x pl。これは述べています m 質量(オブジェクト内の物質の量)、および v オブジェクトのベクトル速度(オブジェクトの変位)を表します。
    • あなたの答えは、運動エネルギーを測定するための標準的な尺度であるジュール(J)で常に与えられるべきです。 1 kg * m / sに相当します。
  2. 質量とベクトル速度を方程式に適用します。 オブジェクトの質量またはベクトル速度がわからない場合は、これを計算する必要があります。しかし、両方の値を知っていて、次の問題を解決したいとします: 3.87 m / sの速度で走っている55kgの女性の運動エネルギーを決定します。 あなたは女性の質量と速度を知っているので、それを方程式に入力することができます:
    • KE = 0.5 x pl
    • KE = 0.5 x 55 x(3.87)
  3. 方程式を解きます。 質量とベクトル速度を方程式に入力すると、運動エネルギー(KE)を解くことができます。速度を2乗してから、すべての変数を乗算します。ジュール(J)で答えることを忘れないでください。
    • KE = 0.5 x 55 x(3.87)
    • KE = 0.5 x 55 x 14.97
    • KE = 411.675 J

パート3/3:運動エネルギーを使用してベクトルの速度または質量を決定する

  1. 方程式を書き留めます。 運動エネルギー(KE)の計算式は次のとおりです。 KE = 0.5 x pl。これは述べています m 質量(オブジェクト内の物質の量)、および v オブジェクトのベクトル速度(オブジェクトの変位)を表します。
    • あなたの答えは、運動エネルギー測定の標準的な尺度であるジュール(J)で常に与えられるべきです。 1 kg * m / sに相当します。
  2. 知っている変数を入力します。 一部のエクササイズでは、運動エネルギーと質量、または運動エネルギーとベクトル速度がわかっている場合があります。この問題を解決するための最初のステップは、既知のすべての変数を入力することです。
    • 例1:質量が30 kg、運動エネルギーが500 Jの物体の速度はどれくらいですか?
      • KE = 0.5 x pl
      • 500 J = 0.5 x 30 x v
    • 例2:運動エネルギーが100 J、速度が5 m / sの物体の質量はどれくらいですか?
      • KE = 0.5 x pl
      • 100 J = 0.5 x m x 5
  3. 方程式を並べ替えて、未知の変数を解きます。 すべての既知の変数を方程式の片側にシフトすることにより、代数を使用して未知の変数を見つけることができます。
    • 例1:質量が30 kg、運動エネルギーが500 Jの物体の速度はどれくらいですか?
      • KE = 0.5 x pl
      • 500 J = 0.5 x 30 x v
      • 質量に0.5を掛けます:0.5 x 30 = 15
      • 運動エネルギーを積で割ります:500/15 = 33.33
      • 平方根を計算して速度を求めます:5.77 m / s
    • 例2:運動エネルギーが100 J、速度が5 m / sの物体の質量はどれくらいですか?
      • KE = 0.5 x pl
      • 100 J = 0.5 x m x 5
      • 速度を2乗する:5 = 25
      • 0.5を掛ける:0.5 x 25 = 12.5
      • 運動エネルギーを積で割る:100 / 12.5 = 8 kg