1. Energia kinetyczna

Energia kinetyczna ($E_k$) to energia ciała wynikająca z jego ruchu.

* Wzór:

$$E_k = \frac{1}{2} m v^2$$

gdzie:

* $m$ – masa ciała \[kg]

* $v$ – prędkość ciała \[m/s]

* Energia kinetyczna jest skalarną wielkością fizyczną (ma wartość, ale nie kierunek).

—

2. Energia potencjalna grawitacji

Energia potencjalna grawitacji ($E_p$) to energia ciała wynikająca z jego położenia w polu grawitacyjnym Ziemi.

* Wzór:

$$E_p = m g h$$

gdzie:

* $m$ – masa ciała \[kg]

* $g$ – przyspieszenie ziemskie $(\approx 9,81 \text{ m/s}^2)$

* $h$ – wysokość nad powierzchnią ziemi \[m]

* Energia potencjalna rośnie wraz z wysokością.

—

3. Energia sprężystości

Energia sprężystości ($E_s$) to energia zgromadzona w ciele sprężystym (np. sprężynie) w wyniku odkształcenia:

$$E_s = \frac{1}{2} k (\Delta x)^2$$

gdzie:

* $k$ – współczynnik sprężystości sprężyny \[N/m]

* $\Delta x$ – odkształcenie sprężyny \[m]

* Energia sprężystości jest największa przy maksymalnym odkształceniu sprężyny.

—

4. Przykłady

Przykład 1 – energia kinetyczna

Samochód o masie 1000 kg porusza się z prędkością 20 m/s.

* Energia kinetyczna:

$$E_k = \frac{1}{2} m v^2 = 0,5 \cdot 1000 \cdot 20^2 = 200\,000 \text{ J}$$

—

Przykład 2 – energia potencjalna

Kulka o masie 2 kg znajduje się na wysokości 5 m nad ziemią.

* Energia potencjalna grawitacji:

$$E_p = m g h = 2 \cdot 9,81 \cdot 5 \approx 98,1 \text{ J}$$

—

Przykład 3 – energia sprężystości

Sprężyna o współczynniku $k = 200 \text{ N/m}$ została rozciągnięta o 0,1 m.

* Energia sprężystości:

$$E_s = \frac{1}{2} k (\Delta x)^2 = 0,5 \cdot 200 \cdot 0,1^2 = 1 \text{ J}$$

—

5. Karta pracy – zadania

• Oblicz energię kinetyczną roweru o masie 15 kg jadącego z prędkością 10 m/s.
• Oblicz energię potencjalną ciała o masie 3 kg, znajdującego się na wysokości 4 m.
• Sprężyna o $k = 150 \text{ N/m}$ została rozciągnięta o 0,2 m. Oblicz energię sprężystości.
• Rysunek: narysuj ciało spadające swobodnie i zaznacz zmieniające się energie $E_p$ i $E_k$.

—

6. Podsumowanie

* Energia kinetyczna:

$$E_k = \frac{1}{2} m v^2$$

* Energia potencjalna grawitacji:

$$E_p = m g h$$

* Energia sprężystości:

$$E_s = \frac{1}{2} k (\Delta x)^2$$

* Energie te mogą się przemieniać między sobą, np. podczas spadku swobodnego lub w ruchu sprężyny.