Kinetická energia
Kinetická energia pri posuvnom pohybe
Teleso koná mechanickú prácu, ak pôsobí silou na iné teleso a premiesťuje ho po určitej dráhe. Mechanická práca je skalárna fyzikálna veličina, označuje sa W.
a b
Keď pôsobí na dané teleso v smere jeho pohybu stála sila F a posunie ho o dĺžku s, vykoná mechanickú prácu
Na obr. b zviera stála sila F so smerom pohybu telesa uhol α. V tomto prípade spôsobuje pohyb telesa len zložka sily F1 = Fcosα pôsobiaca v smere pohybu telesa, preto prácu vypočítame zo vzťahu
W = F.s alebo W=F.s.cosα
Jednotkou práce je joule (J). 1 Joule (čítaj džaul) je práca, ktorú vykoná stála sila 1 newtonu pôsobiaca po dráhe 1 metra v smere sily;
1J = 1 N.1 m = 1 kg.m2.s-2.
Anglický fyzik James Prescot Joule (1818-1889; čítaj džejms preskot džaul) obohatil fyziku vyslovením a experimentálnym overením zákona zachovania a premeny energie.
Pohybujúce sa teleso má kinetickú (pohybovú) energiu. Pri náraze na kocku vykonala guľa mechanickú prácu, uviedla kocku do pohybu. Kocka získala kinetickú (pohybovú) energiu.
Veľkosť kinetickej energie telesa meriame prácou, ktorá bola vykonaná na uvedenie telesa z pokoja do pohybu.
Predpokladajme, že teleso s hmotnosťou m je v pokoji. Jeho kinetická energia je nulová. Na teleso začne pôsobiť stála sila F. Sila F, ktorá pôsobí v smere pohybu, uvedie teleso do rovnomerne zrýchleného pohybu, udelí telesu zrýchlenie a. Za čas t prejde teleso dráhu s, nadobudne rýchlosť v a získa kinetickú energiu Ek. Kinetická energia Ek telesa v čase t sa rovná práci vykonanej silou F po dráhe s, Ek= W.
Použitím druhého Newtonovho pohybového zákona a vzťahov pre dráhu a rýchlosť rovnomerne zrýchleného pohybu vyjadríme vzťahy pre prácu vykonanú silou F a pre kinetickú energiu telesa
Vykonaním práce W jedným telesom získalo druhé teleso rovnako veľkú kinetickú energiu Ek, Ek = W, čiže platí
Ek = mv2/2
Kinetická energia telesa je priamo úmerná hmotnosti telesa a druhej mocnine jeho rýchlosti. Jednotka energie je rovnaká ako jednotka práce, joule (J).
Keďže rýchlosť telesa je relatívna, relatívna je aj jeho kinetická energia. To isté teleso má v rôznych vzťažných sústavách rozličné kinetické energie.
Napríklad automobil, ktorý ide po autostráde rýchlosťou 100 km.h-1, má inú kinetickú energiu vzhľadom na cestu, inú vzhľadom na auto, ktoré práve predbieha, inú vzhľadom na auto, ktoré ide v protismere.
V každej vzťažnej sústave však platí, že zmena kinetickej energie ΔEk telesa sa rovná práci W vykonanej silou pôsobiacou na dané teleso, ΔEk — W. Zmenu kinetickej energie určíme, ak od jej konečnej hodnoty odpočítame začiatočnú hodnotu.
Keď je zmena kinetickej energie daného telesa kladná, ΔEk>0, kinetická energia telesa sa zväčšila; na teleso bola vykonaná práca. Ak je zmena kinetickej energie záporná, ΔEk<0, kinetická energia telesa sa zmenšila; teleso vykonalo na úkor svojej energie prácu.