Akkurat nå er 79 pålogget.

Kinetisk energi

Kinetisk energi er bevegelsesenergi. Kinetisk energi er dermed den energi legemer i bevegelse har. Kinetisk energi avhenger av et legemes hastighet og dets masse.

Vanligvis måles kinetisk energi i enheten joule, som er lik kg·m2/s2.

Formel for kinetisk energi

Formelen for kinetisk energi ser slik ut:

\(E = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2\)

E er energien, m er massen og v (velositet) er hastigheten. Energien til et objekt i bevegelse er altså en halv masse ganger kvadratet av hastigheten.

Kinetisk energi henger tett sammen med Newtons lover. For eksempel Newtons første lov, som sier at et legeme som ikke utsettes for noen ytre kraft enten vil ligge stille, eller bevege seg med konstant hastighet i en rett linje. Dette stemmer med ligningen for kinetisk energi. Hvis legemet ikke utsettes for noen ytre kraft, vil energien jo forbli den samme, og derfor må hastigheten også forbli den samme.

Kinetisk energi står overfor potensiell energi, som er den energien et legeme potensielt kan utløse. Ofte vil energi skifte mellom kinetisk og potensiell energi. Hvis man for eksempel holder en ball i hånden og løfter den opp i luften, skaper man en potensiell energi som utløses når man slipper ballen, og den potensielle energien blir til kinetisk energi i det ballen faller.

Kinetisk energi kan også omdannes til andre former for energi. For eksempel synker hastigheten når man bremser en bil, og dermed synker energien også. Denne energien forsvinner ikke, men blir i stedet omdannet til varme mellom dekkene og veien på grunn av friksjonen mellom disse. Kinetisk energi kan også lages om til elektrisk energi. Når vinden blåser på en vindmølle og får vingene til å bevege seg, blir noe av den energien som dreier vingene omdannet til elektrisk energi.

Kinetisk energi kan også overføres fra legeme til legeme. Når man skyter en biljardkule så den treffer en annen kule, vil den truffede kulen plutselig komme i bevegelse og dermed ha kinetisk energi, selv om den før dette var i stillstand. Dette kalles impuls.

Noen legemer beveger seg ikke i en rett linje. Når man for eksempel setter et hjul i bevegelse, vil det bevege seg rundt og rundt. Vi kan ikke definere hjulets hastighet på samme måte, fordi det alltid beveger seg tilbake til samme punkt. For å beregne den kinetiske energien til roterende legemer bruker vi følgende formel:

\(E = \frac{1}{2} \cdot I \cdot \omega^2\)

I er det roterende legemets inertimoment, som er legemets motstand mot bevegelse (tilsvarende masse for legemer som beveger seg lineært).

ω (den greske bokstaven omega) er legemets vinkelhastighet, som er det samme som hastighet for vinkler i stedet for avstander.

Inertimoment har enheten kg·m2 og vinkelhastighet måles vanligvis i radian per sekund.

Beregning av kinetisk energi

Eksempel 1

Vi vil beregne den kinetiske energien i et biljardspill. Vi er ved den siste kulen. Den hvite kulen skytes 2 meter ned til den andre enden av bordet, og med en stoppeklokke måles det 1 sekund fra den hvite kulen settes i bevegelse til den andre kulen treffes. Kulen har altså en hastighet på 2 meter per sekund. Ballen veier 170 gram.

\(E = \frac{1}{2} \cdot 170 g \cdot \left (2 \frac{m}{s} \right ) ^2 = 85g \cdot 4 \frac{m^2}{s^2} = 340 \frac{g\cdot m^2}{s^2} = 0,340 J\)

Kulen har altså fått en kinetisk energi på 0,34 Joule.

Eksempel 2

I dette eksempelet beregner vi energien fra en vindmølle. Møllen blir målt til å ha 24 omdreininger i minuttet. Det vil si 0,4 omdreininger i sekundet. Fordi vinkelhastighet måles i radianer per sekund har vi:

\(\omega = 0,4 \cdot 2 \pi = 2,51 s^{-1}\)

Vindmøllens inertimoment er målt til 30 kg·m2.

\(E = \frac{1}{2} \cdot 30 kg\cdot m^2 \cdot \left ( 2,51 s^{-1} \right )^2 = 15 kg\cdot m^2 \cdot 6,32s^{-2} = 94,75 J\)

Vindmøllen har altså en kinetisk energi på 94,75 J.