Kinetisk energi (bevægelsesenergi)

Grundbeskrivelse

Et legemes kinetiske energi E er bestemt som en halv gange legemets masse m gange kvadratet på legemets hastighed v:

\[ E = \frac{1}{2} m \cdot v  ² \]

Den kinetiske energi E afhænger af hastigheden v og massen m (Peter Ditlevsen).

Et tog, der vejer 100 tons og kører 100 km/t, har den firedobbelte kinetiske energi af et tog, der vejer 100 tons og kører 50 km/t, mens et tog, der vejer 200 tons og kører 100 km/t, har den ottedobbelte impuls af et tog, der vejer 100 tons og kører 50 km/t.

Energi kan hverken forsvinde eller opstå, den kan kun omdannes fra en form til en anden. Når en bold kastes lodret opad med stor fart, vil den når den opnår toppunktet i sin bane, stå momentant stille. I det øjeblik er al dens kinetiske energi omdannet til potentiel energi. Når den derefter bevæger sig nedad, vil den potentielle energi igen være omdannet til kinetisk energi. Således kommer bolden ned med samme hastighed, som den blev kastet op med.

Peter Ditlevsen

Uddybende beskrivelse

Kinetisk energi er den energi, et legeme har, fordi det bevæger sig. Størrelsen af den kinetiske energi afhænger som nævnt af legemets masse m og kvardratet på legemets hastighed, v ². En bil, der kører hurtigt, har altså mere kinetisk energi end en tilsvarende bil, der kører langsomt. Samtidig har en tung lastbil mere kinetisk energi end en let personbil, hvis de kører med samme hastighed.

Hvis et legeme ikke påvirkes af nogen ydre kræfter, der kan bremse eller accelerere det, vil det fortsætte med at bevæge sig med samme, konstante hastighed, v. Når legemets hastighed er konstant, er legemets kinetiske energi også konstant, idet den kinetiske energi kun afhænger af legemet masse, m, der er fast, og kvardratet på legemets hastighed, v  ². Når den kinetiske energi er konstant, siger man også, at den kinetiske energi er bevaret.

I de fleste situationer, vi kan tænke os, hvor et legeme er i bevægelse, vil legemet dog på et tidspunkt ændre sin hastighed. Det kan være en bil, som må bremse for rødt eller en glaskugle, du har trillet hen ad bordet, som falder ud over bordkanten.

Når bilen bremser op, bliver dens hastighed lavere og lavere, og dermed bliver den kinetiske energi også mindre. Den kinetiske energi er altså ikke længere bevaret. Dette betyder dog ikke, at energien er forsvundet, den har blot skiftet form fra kinetisk energi til en anden energiform. Den samlede energi af systemet, dvs. størrelsen af alle energiformer til sammen, er altid bevaret. Så når den kinetiske energi bliver mindre, er der en anden energiform, der bliver tilsvarende større. Når bilen bremser, bliver bremseskiverne meget varme (kraftig opbremsning kan bringe dem op på mange hundrede grader) og det varmt mellem bilens dæk og vejbanen. Hvis du har prøvet at stoppe et hurtigt roterende cykelhjul eller lignende med hænderne, har du nok oplevet, at det hurtigt bliver meget varmt. Det, der sker, når bilen bremser, er altså, at den kinetiske energi falder, og energien i stedet bliver til varmeenergi imellem bilens dæk og asfalten.

I en vindmølle omdannes vindens kinetiske energi til elektrisk energi. (JMT, Wikimedia Commons).

Kinetisk energi kan også omdannes til andre energiformer end varmeenergi. En vigtig omdannelse er fra kinetiske energi til elektrisk energi. Før i tiden var der mange, der havde en dynamolygte på deres cykel. Den kunne omsætte noget af den kørende cykels kinetiske energi til elektrisk energi, der fik lygten til at lyse.

Et vigtigt nutidigt eksempel er vindmøller. Når det blæser, og luften rammer en vindmøllevinge, bremses luften op. Luften afgiver derved noget af sin kinetiske energi til vindmøllen, der kan omsætte den til elektrisk energi, som vi har brug for i vores dagligdag.

Cecilia Mortensen Kobæk