Кинетикалық энергия

Кинетикалық энергия – механикалық жүйе нүктелерінің жылдамдығы бойынша анықталатын энергия. Материалдық нүктенің Кинетикалық энергиясы (Т) мынаған тең: T=mv2/2, мұндағы m – материалдық нүктенің массасы, v – материалдық нүктенің жылдамдығы.

Механикалық жүйенің Кинетикалық энергиясы сол жүйе құрамындағы нүктелердің Кинетикалық энергияларының қосындысы бойынша анықталады: , мұндағы k – жүйе құрамындағы нүктелердің саны. Механикалық жүйенің Кинетикалық энергиясын түрінде де өрнектеуге болады, мұндағы M – бүкіл жүйенің массасы, vс – массалар центрінің жылдамдығы, Tc – жүйенің массалар центрі маңында қозғалғандағы Кинетикалық энергиясы. Ілгерілемелі қозғалыс жасайтын қатты дененің Кинетикалық энергиясы, массасы сол дененің массасындай, материалдық нүктенің Кинетикалық энергиясына тең. Белгілі бір осьтің (z) маңында -ға тең бұрыштық жылдамдықпен айналатын қатты дененің Кинетикалық энергиясы былай есептеледі: T=1/2Қ2, мұндағы Қ – инерция моменті.

Кез келген жүйенің Кинетикалық энергия сы сыртқы әсердің не сол жүйенің жеке бөліктерінің әсерлесуі салдарынан өзгереді. Бұл өзгерістің шамасы (T2 – T1) ішкі және сыртқы күштер тарапынан істелген жұмыстардың қосындысына тең: T2–T1=. Кинетикалық энергияның өзгеруі туралы теореманы өрнектейтін бұл теңдіктің көмегімендинамиканың көптеген есептері шешіледі. Жарық жылдамдығымен (с) шамалас жылдамдықпен қозғалған дененің Кинетикалық энергиясы былай өрнектеледі:

мұндағы m0 – материалдық нүктенің тыныштықтағы массасы, с вакуумдағы жарық жылдамдығы, m0c2 – нүктенің тыныштықтағы энергиясы. Дене аз жылдамдықпен қозғалғанда (<<с) оның кинетикалық энергиясы әдеттегі m0c2/2 формуласы бойынша есептеледі.

Кинетикалық энергияның қасиеттері

• Аддитивтілік. Бұл қасиет материалдық нүктелерден тұратын механикалық жүйенің кинетикалық энергиясы жүйеге кіретін барлық материалдық нүктелердің кинетикалық энергияларының қосындысына тең екенін білдіреді.
• Анықтамалық жүйенің айналуына қатысты инварианттылық. Кинетикалық энергия нүктенің орнына және оның жылдамдығының бағытына тәуелді емес, тек жылдамдықтың шамасына немесе оның жылдамдығының квадратына тәуелді.
• Жалпы жағдайда эталондық жүйенің өзгеруіне қатысты инварианттылық. Бұл анықтамадан анық көрінеді, өйткені бір анықтамалық шеңберден екіншісіне ауысқанда жылдамдық өзгереді.
• Сақтау. Жүйенің тек механикалық сипаттамаларын өзгертетін өзара әрекеттесу кезінде кинетикалық энергия өзгермейді. Бұл қасиет Галилей түрлендірулеріне қатысты инвариантты. Кинетикалық энергияның математикалық формуласын шығару үшін кинетикалық энергияның сақталу қасиеті және Ньютонның екінші заңы жеткілікті.