Калькулятор кинетической энергии

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия — это энергия, которой тело обладает благодаря движению: ровно столько работы нужно совершить, чтобы разогнать покоящееся тело до данной скорости, и ровно столько же работы тело способно совершить, останавливаясь. Понятие в современном виде ввёл в середине XIX века Уильям Томсон (лорд Кельвин), опираясь на «живую силу» Лейбница. Главная особенность величины — квадратичная зависимость от скорости: удвоение скорости увеличивает энергию вчетверо, утроение — вдевятеро. От направления движения энергия не зависит (это скаляр), зато зависит от системы отсчёта: пассажир, спящий в кресле поезда, покоится относительно вагона и одновременно несёт огромную энергию относительно перрона.

Именно квадрат скорости объясняет статистику дорожных происшествий: при столкновении на 100 км/ч гасится вдвое больше энергии, чем на 70 км/ч, и по тому же закону растёт тормозной путь. На этой зависимости держатся расчёты пробивной способности пуль и метеоритов, оценка энергии ветрового потока для ветрогенераторов и подбор маховиков-накопителей, запасающих энергию во вращении. В спорте та же формула объясняет, почему небольшая прибавка в скорости броска или удара даёт непропорционально большой эффект, а в технике безопасности — почему ограничение скорости работает лучше любых средств пассивной защиты.

Формула E = m × v² / 2 верна для поступательного движения при скоростях, много меньших скорости света; на околосветовых скоростях работает релятивистское выражение, а у вращающегося тела к энергии поступательного движения добавляется энергия вращения. Полезно помнить и о родственной величине — импульсе p = m × v: он растёт со скоростью линейно и сохраняется при любых столкновениях, тогда как кинетическая энергия при неупругом ударе частично переходит в тепло и деформацию. Калькулятор считает энергию по массе и скорости, попутно показывая импульс и высоту, с которой тело набрало бы такую скорость при свободном падении.