Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe clculeer je de snelheid van een object als je massa weet en werk?

U kunt de snelheid van een object niet direct berekenen met alleen de massa en het werk dat erop is gedaan. Dit is waarom:

* werk is energieoverdracht: Werk is de hoeveelheid energie die naar een object wordt overgedragen door een kracht die over een afstand werkt. Het wordt gemeten in Joules (J).

* Energie kan verschillende vormen hebben: De door werk overgedragen energie kan worden opgeslagen als potentiële energie (zoals zwaartekrachtpotentiaal energie), kinetische energie (energie van beweging) of worden omgezet in andere vormen zoals warmte.

* Kinetische energie heeft betrekking op snelheid: De kinetische energie van een object hangt af van zijn massa en snelheid. De formule voor kinetische energie is:

Ke =(1/2) * massa * snelheid²

Om de snelheid te berekenen, heeft u aanvullende informatie nodig:

1. Initiële snelheid: Als u de initiële snelheid van het object kent, kunt u de stelling van de werk-energie gebruiken om de uiteindelijke snelheid te vinden. De stelling van het werk-energie stelt dat het netto-werk dat aan een object is gedaan gelijk is aan de verandering in zijn kinetische energie:

Werk =Δke =(1/2) * massa * (uiteindelijke snelheid² - initiële snelheid²)

2. Type werk: Als u weet wat het soort werk is gedaan (bijv. Werk gedaan tegen de zwaartekracht, werk verricht door wrijving), kunt u dit relateren aan de verandering in potentiële energie of de verloren energie door wrijving. Vervolgens kunt u het behoud van energie gebruiken om de verandering in potentiële of verloren energie te relateren aan de verandering in kinetische energie en de snelheid te vinden.

Voorbeeld:

Laten we zeggen dat een object van 2 kg verticaal 5 meter wordt opgeheven. Het werk dat tegen de zwaartekracht is gedaan, is:

Werk =kracht * afstand =(massa * zwaartekracht) * hoogte =2 kg * 9,8 m/s² * 5 m =98 j

Dit werk wordt opgeslagen als zwaartekrachtpotentiaal energie. Als het object vervolgens wordt vrijgegeven, wordt alle potentiële energie omgezet in kinetische energie. We kunnen de snelheid vinden net voordat deze de grond raakt:

Potentiële energie =kinetische energie

98 j =(1/2) * 2 kg * snelheid²

snelheid² =98 m²/s²

snelheid =9,9 m/s

Samenvattend, om de snelheid van een object te berekenen met behulp van werk, hebt u informatie nodig over de initiële snelheid of het soort werk dat wordt gedaan, en u moet de stelling van het werk-energie of behoud van energieprincipes toepassen.