Energia kinetyczna to energia obiektu, ciała lub cząstki wynikająca z jego ruchu. Zależy ona od masy i prędkości obiektu.
Jeśli obiekt ma masę „m” i porusza się z prędkością „v”, to jego energia kinetyczna będzie równa „mv2”.
Masa
Masa jest właściwością materii, która częściowo określa odporność ciała na zmiany prędkości lub kierunku ruchu. Jest to również wielkość fizyczna, która ma jednostki miary w Międzynarodowym Układzie Jednostek Miar (SI) oznaczane przez kg.
W fizyce cząstek elementarnych masa jest podstawową właściwością fizyczną cząstek elementarnych, takich jak elektrony, bozony Higgsa i fotony. Ilość masy cząstki zależy od jej spinu, ładunku i struktury atomowej.
Przedmioty o większej masie mają większą energię kinetyczną niż te o mniejszej masie. Energia kinetyczna wynika z pracy, jaką musi wykonać cząstka, aby zmienić swoje położenie, prędkość i kierunek ruchu.
Energię kinetyczną cząstki oblicza się za pomocą równania Ek = mv2, gdzie m to masa, a v to prędkość. Energię kinetyczną mierzy się również za pomocą prętów pomiarowych i zegarów umieszczonych w różnych odległościach od masywnego obiektu.
Prędkość
Prędkość obiektu jest wielkością wektorową, która wskazuje przemieszczenie, czas i kierunek ruchu. Jest to podstawowe pojęcie w kinematyce, gałęzi mechaniki klasycznej opisującej ruch ciał.
Prędkość średnia poruszającego się obiektu to różnica między położeniem końcowym i początkowym podzielona przez czas potrzebny do przebycia tej odległości. Wartość ta nigdy nie może być równa zeru lub ujemna.
Powszechnym przykładem jest rzucanie kuli do kręgli po torze. Kiedy kula dotrze do kręgli, zmierzysz jej prędkość.
Prędkość i prędkość są podobne, ponieważ wskazują tempo zmian położenia obiektu. Różnią się jednak tym, że prędkość jest wielkością wektorową, która ma zarówno wielkość, jak i kierunek, natomiast prędkość jest wielkością skalarną, która ma tylko wielkość.
Ramka odniesienia
Ramka odniesienia jest standardem, względem którego można mierzyć ruch i spoczynek. Jest to ważne dla fizyki, ponieważ pozwala odróżnić ruch jednostajny od przyspieszonego.
Dla ciała w spoczynku energia kinetyczna ciała jest iloczynem kropkowym jego prędkości i pędu (p). Jeżeli ciało porusza się z prędkością mniejszą niż prędkość światła, to w większości sytuacji wystarczy wzór podany przez mechanikę Newtona; jeżeli natomiast porusza się z prędkością porównywalną z prędkością światła, to względność zaczyna znacząco wpływać na otrzymaną odpowiedź i należy użyć równania relatywistycznego.
Ramy inercyjne to specjalny rodzaj ram odniesienia, który jest wymagany w niektórych eksperymentach z fizyki. W tych ramach ruch ciała nie podlegającego siłom jest zawsze prostoliniowy i jednostajny, a przyspieszenia są proporcjonalne i przeciwne do przyspieszeń innych ciał.
Objętość
Objętość to termin z zakresu fizyki opisujący tendencję obiektu do pozostawania w stanie spoczynku lub ruchu, dopóki nie zadziała na niego zewnętrzna siła. Ta właściwość zależy od masy obiektu.
W XVII wieku Galileusz rozwinął ideę bezwładności po przeprowadzeniu eksperymentów z piłką. Zauważył, że piłka toczy się w dół jednej płaszczyzny i w górę przeciwległej płaszczyzny, osiągając mniej więcej tę samą wysokość.
Różnica wysokości nie wynikała jednak z grawitacji czy oporu powietrza, ale z siły zwanej tarciem. Inercja sprawiała, że piłka chciała się poruszać, nawet gdy tarcie zostało usunięte.
Ta koncepcja wpłynęła na pierwsze prawo ruchu Newtona. Początkowo Newton uważał, że obiekty poruszają się tylko wtedy, gdy działa na nie jakaś siła.
