Kinetik enerji

Duran bir top kimseye zarar vermez; aynı top hızla fırlatıldığında cam kırabilir. Aradaki fark, topun hareketinden kaynaklanan kinetik enerjidir. Bir cismi durgun hâlden belirli bir hıza çıkarmak için yapılması gereken iş, o cismin kazandığı kinetik enerjiye eşittir.

Formül

Ek = ½ × m × v²

Burada m kilogram cinsinden kütle, v metre bölü saniye cinsinden hızdır; sonuç joule (J) çıkar. Hızı km/sa olarak biliyorsan önce 3,6'ya bölmelisin.

Örnek: otomobil

1.200 kg'lık bir otomobil 72 km/sa (20 m/s) hızla gidiyor olsun: ½ × 1.200 × 20² = 240.000 J, yani 240 kJ. Hız 144 km/sa'e (40 m/s) çıktığında enerji ½ × 1.200 × 40² = 960.000 J olur. Hız iki katına çıkmış ama enerji dört katına çıkmıştır. Frenlerin bu enerjiyi ısıya dönüştürmesi gerektiği için duruş mesafesi de hızla birlikte kabaca karesel uzar; trafik kurallarında hız sınırlarının bu kadar önemli olmasının fiziksel nedeni budur.

Farklı kütle ve hızları kinetik enerji hesaplama aracında deneyebilirsin.

Potansiyel enerjiyle ilişkisi

• Yüksekten bırakılan bir cismin potansiyel enerjisi (mgh) düşerken kinetik enerjiye dönüşür.
• Sürtünme ihmal edilirse toplam mekanik enerji korunur: mgh = ½mv², buradan v = √(2gh) bulunur.
• 20 m yükseklikten düşen bir cisim yere yaklaşık √(2 × 9,81 × 20) ≈ 19,8 m/s hızla çarpar.

Bu dönüşümü potansiyel enerji aracıyla birlikte inceleyebilirsin. Kendi ekseni etrafında dönen tekerlek, volan gibi cisimler için ayrıca dönme kinetik enerjisi (½Iω²) hesaplanır. Işık hızına yaklaşan parçacıklarda ise klasik formül yerini göreli hesaplamaya bırakır.