Calcolatore di Energia Cinetica

Questo calcolatore di energia cinetica è uno strumento che aiuta a valutare l'energia del movimento. Si basa sulla formula dell'energia cinetica, che si applica a ogni corpo in movimento verticale o orizzontale.

L'articolo seguente spiega:

• Cos'è l'energia cinetica;
• Come si usa la formula dell'energia cinetica;
• La definizione di energia cinetica;
• Quali sono le unità di misura dell'energia cinetica più comuni;
• Qual è la differenza tra energia potenziale e cinetica;
• Come si applica il teorema lavoro-energia.
• Come si relazionano tra loro le equazioni della pressione dinamica e dell'energia cinetica.

L'enciclopedia fornisce la seguente definizione di energia cinetica:

L'energia cinetica di un corpo è l'energia che possiede grazie al suo moto. La definiamo come il lavoro necessario per accelerare un corpo di una data massa da fermo alla velocità rilevata. Avendo acquisito questa energia durante l'accelerazione, il corpo mantiene la sua energia cinetica a meno che la sua velocità non cambi. La stessa quantità di lavoro viene compiuta dal corpo per decelerare dalla sua velocità attuale a uno stato di riposo.

L'energia cinetica è l'energia di un corpo in movimento. Fornisce informazioni su come la massa di un corpo influisce sulla sua velocità. Facciamo un esempio: se si inserisce lo stesso motore in un camion e in un'autovettura, il primo non potrà raggiungere la stessa velocità della seconda a causa della sua massa. Un altro esempio di energia cinetica è la forza del pugno umano, dove l'energia si accumula nel corpo e si trasferisce attraverso il pugno. È possibile scoprirla facilmente utilizzando il nostro calcolatore di energia cinetica.

La formula dell'energia cinetica definisce la relazione tra la massa di un corpo e la sua velocità. L'equazione dell'energia cinetica è la seguente:

K = 0,5 × m × v²,

dove:

• m — Massa; e
• v — Velocità.

Con la formula dell'energia cinetica è possibile stimare quanta energia è necessaria per spostare un corpo. La stessa energia potrebbe essere utilizzata per decelerare il corpo, ma bisogna tenere presente che la velocità è al quadrato. Ciò significa che anche un piccolo aumento di velocità modifica l'energia cinetica di una quantità relativamente elevata.

Che ne dici di provare il nostro calcolatore di energia cinetica? Questo strumento esegue qualsiasi calcolo per te dopo aver digitato la massa e la velocità di un corpo. Funziona anche al contrario: basta inserire due variabili note e si otterrà la terza! Se non conosci la velocità del corpo, è possibile calcolarla facilmente con il nostro calcolatore di velocità.

Bisogna però tenere presente che questa formula non tiene conto degli effetti relativistici, che si fanno sentire a velocità più elevate. Se un corpo si muove a una velocità superiore all'1% della velocità della luce (circa 3 000 km/s, o 3 000 000 m/s), è necessario utilizzare il nostro calcolatore di energia cinetica relativistica 🇺🇸.

Le unità di misura dell'energia cinetica sono esattamente le stesse di qualsiasi altro tipo di energia. Le unità di misura dell'energia cinetica più diffuse e comunemente utilizzate sono:

• Joule (J), equivalente a kg·m²/s² unità SI;
• Piede per libbra (ft·lb) unità imperiale;
• Elettronvolt (eV);
• Caloria (cal); e
• Wattora (Wh).

Possiamo facilmente convertire tutte queste unità di energia cinetica tra loro con i seguenti rapporti:

1 J = 0,7376 ft·lb = 6,242×10¹⁸ eV = 0,239 cal = 2,778×10^-4 Wh

Come si può notare, a seconda della scala, possono differire di un numero significativo di ordini di grandezza, quindi è conveniente usare la notazione scientifica o esprimerli con qualche prefisso come kilo- (kcal, kWh), mega- (MeV), ecc. In ogni caso, non è necessario preoccuparsi delle unità di misura quando si utilizza il nostro calcolatore di energia cinetica; è possibile scegliere quella che si preferisce facendo clic sulle unità e il valore verrà immediatamente convertito.

L'energia potenziale si riferisce all'attrazione gravitazionale esercitata su un corpo rispetto alla distanza che deve percorrere. Quando il corpo guadagna quota, la sua energia potenziale aumenta. Se vuoi verificare cos'è l'energia potenziale e come calcolarla, utilizza il nostro calcolatore di energia potenziale.

L'energia cinetica e la quantità di lavoro compiuto dal sistema sono strettamente correlate e il teorema lavoro-energia può descrivere la loro relazione. Esso afferma che possiamo convertire il lavoro compiuto da tutte le forze esterne in una variazione di energia cinetica:

W = ΔK = K₂ - K₁

In realtà, esistono diversi tipi di energie cinetiche. Possiamo distinguere:

1. Energia cinetica traslazionale — Il tipo più noto. È legata al movimento di un corpo che viaggia in una particolare direzione e alla distanza che percorre in un determinato tempo. È il tipo di energia che si può stimare con questo calcolatore di energia cinetica.

2. Energia cinetica rotazionale — Come suggerisce il nome, considera il movimento di un corpo attorno a un asse. Consultate il nostro calcolatore di energia cinetica rotazionale 🇺🇸 per imparare la formula esatta.

3. Energia cinetica vibrazionale — Può essere visualizzata come quando una particella si muove avanti e indietro intorno a un punto di equilibrio, approssimato dal moto armonico. A seconda della struttura, può essere visualizzata come un allungamento, una torsione o una flessione.

Su scala microscopica, tutti questi esempi di energia cinetica sono manifestazioni dell'energia termica, che aumenta all'aumentare della temperatura.

L'espressione della pressione dinamica (causata dallo scorrimento del fluido) è la seguente:

p = ρ × v² / 2

È molto simile all'equazione dell'energia cinetica perché sostituiamo la massa con la densità, il che non è casuale. L'altro nome della pressione dinamica è energia cinetica per unità di volume; analogamente, la densità è la massa contenuta in un determinato volume. Con un pizzico di immaginazione, è possibile utilizzare il nostro calcolatore di energia cinetica per stimare la pressione dinamica di un determinato fluido. Se si sostituisce la massa in kg con la densità in kg/m³, si può pensare al risultato in J come alla pressione dinamica in Pa.

Immagina di essere in classe e l'insegnante ti dice che l'energia cinetica di un corpo è pari a 1 J. Secondo te, è tanto o poco? L'informazione chiave da conoscere è il tipo di corpo di cui stiamo parlando. Vediamo alcuni esempi di energia cinetica computazionale per capire i vari ordini di grandezza:

1. Alcune delle particelle a più alta energia prodotte dai fisici (ad esempio, i protoni nel Large Hadron Collider, in italiano “grande collisore di adroni”, LHC) raggiungono l'energia cinetica di alcuni TeV. Si dice che sia paragonabile all'energia cinetica di una zanzara. È impressionante se si pensa all'enorme numero di molecole presenti in un insetto. Tuttavia, se calcoliamo il valore in joule, il risultato è dell'ordine di 1 μJ. Di conseguenza, una singola particella con un'energia cinetica di 1 J è straordinariamente energetica e sicuramente non sarà prodotta dall'umanità in tempi brevi.

2. Consideriamo un proiettile di massa 5 g, che viaggia a una velocità di 1 km/s. La sua energia cinetica è pari a 2 500 J, molto superiore a 1 J a causa della notevole velocità. Questo è il motivo per cui i proiettili causano molti danni quando colpiscono i bersagli. Usate il calcolatore di energia cinetica per scoprire a quale velocità dovrà viaggiare lo stesso proiettile per portare la sua energia a 1 J. Si tratta di una velocità di circa 20 m/s. Il proiettile farà comunque male quando scatenerà l’impatto su un corpo, ma sicuramente non causerà nulla di peggio di un livido.

3. Una nave pesa 50.000 tonnellate e può muoversi alla velocità di 10 nodi. Possiamo sempre usare il convertitore di velocità 🇺🇸 per trovare che la velocità è di circa 5,1 m/s. La sua energia cinetica è quindi di circa 661 MJ. Questo numero è principalmente una conseguenza della sua massa impressionante.