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Kernkraftwerk Isar, Deutschland

Abgebrannten Kernbrennstoff Pool

Turbine eines Kernkraftwerks

Kinetische Energie

Kinetische Energie

Kinetische Energie ist die Energie, die ein Körper aufgrund seiner Bewegung enthält. Kinetische Energie ist der Arbeitsaufwand, der erforderlich ist, um einen Körper einer bestimmten Masse auf eine bestimmte Geschwindigkeit (linear oder rotierend) zu beschleunigen. Diese beim Beschleunigen erhaltene Energie bleibt unverändert, solange dieser Körper seine Geschwindigkeit nicht ändert.

In der klassischen Mechanik beträgt die lineare kinetische Energie (ohne Rotation) eines Objekts der Masse m, das sich mit einer Geschwindigkeit v bewegt, ½ · m · v 2 . In der relativistischen Mechanik ist dies nur dann eine gute Annäherung, wenn die Geschwindigkeit viel niedriger als die Lichtgeschwindigkeit ist.

Die Maßeinheit für kinetische Energie im internationalen Einheitensystem ist Juli (J).

Energieumwandlung

Energie kann sich in vielen Formen manifestieren, einschließlich chemischer Energie, thermischer Energie, elektromagnetischer Strahlung, Gravitationsenergie, elektrischer Energie, elastischer Energie, Kernenergie und Energie aus dem Rest. Alle diese Energiearten können in zwei Hauptklassen eingeteilt werden: potentielle Energie und kinetische Energie. Kinetische Energie ist die Bewegungsenergie eines Objekts. Kinetische Energie kann zwischen Objekten übertragen und in andere Energiearten umgewandelt werden.

Beispiele für die Umwandlung kinetischer Energie

Energie eines Typs kann in Energie eines anderen Typs umgewandelt werden. Ein Beispiel ist hilfreich, um diesen Aspekt zu verstehen. Ein Motorradfahrer nutzt die chemische Energie, die durch die Verbrennung von Benzin in einem thermischen Motor entsteht, um das Motorrad auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen. Auf einer ebenen Fläche kann diese Geschwindigkeit ohne weitere Arbeiten beibehalten werden, außer um den Luftwiderstand und die Reibung mit Luft und zwischen Motorelementen zu überwinden. Chemische Energie wurde in kinetische Energie, die Bewegungsenergie, umgewandelt, aber der Prozess ist nicht vollständig effizient und erzeugt Wärme im Motor.

Irgendwann konnte der Fahrer diese Geschwindigkeit nutzen, um einen Hügel zu besteigen, bis das Fahrrad einige Meter höher angehalten wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde die gesamte kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt. Wenn der Fahrer es wünscht, kann er den Abstieg nutzen, um die Geschwindigkeit wiederherzustellen. In diesem Moment wird die potentielle Energie wieder in kinetische Energie umgewandelt.

Da die kinetische Energie von der Geschwindigkeit abhängt, hängt diese Art von Energie vom Bezugsrahmen des Beobachters ab. Die Geschwindigkeit des Motorrads ist aus Sicht des Bikers nicht gleich (in diesem Fall wäre es Null), die eines Beobachters, der es am Straßenrand beobachtet, oder die eines Astronauten, der es von einem Auto aus in die entgegengesetzte Richtung beobachtet .

Kinetische Energie kann von einem Objekt zum anderen übertragen werden. Dieser Effekt ist in dem Moment zu sehen, in dem eine Billardkugel auf eine andere ruhende Billardkugel trifft: Ein Teil (oder die gesamte) kinetische Energie der ersten Kugel wird auf die zweite Kugel übertragen.

Geschichte der kinetischen Energie

Der Ursprung der Adjektivkinetik liegt im griechischen Wort Kinesis, was Bewegung bedeutet. Die Dichotomie zwischen kinetischer Energie und potentieller Energie geht auf Aristoteles 'Konzepte von Aktualität und Potentialität zurück.

Die erste Beziehung zwischen Massenenergie und Geschwindigkeit in der klassischen Mechanik wurde von Gottfried Leibniz und Johann Bernoulli entwickelt, die kinetische Energie als lebendige Kraft beschrieben. Später lieferte Gravesande de Willem aus den Niederlanden experimentelle Beweise für diese Beziehung. Gravesande de Willem ließ Gewichte aus verschiedenen Höhen auf einen Tonblock fallen und stellte fest, dass seine Eindringtiefe proportional zum Quadrat seiner Aufprallgeschwindigkeit war. Émilie du Châtelet erkannte die Auswirkungen des Experiments und veröffentlichte eine Erklärung.

Die Begriffe kinetische Energie und Arbeit in ihrer aktuellen wissenschaftlichen Bedeutung stammen aus der Mitte des 19. Jahrhunderts. Der erste, der diese verstand, war Gaspard-Gustave Coriolis, der 1829 den Artikel Du Calcul de l'Effet des Machines veröffentlichte, in dem die Mathematik der kinetischen Energie beschrieben wurde. William Thomson, später Lord Kelvin, wird die Prägung des Begriffs "kinetische Energie" zugeschrieben.

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Erscheinungsdatum: 25. September 2014
Geändert am: 30. August 2017