kinetische energie van asteroïde-inslagen op aarde
kinetische energie (From the Sciences, 6th ed., door Trefil en Hazen)
denk aan een kanonskogel die door de lucht vliegt. Wanneer het een houten doel raakt, oefent de bal een kracht uit op de vezels in het hout, versplintering en duwen ze uit elkaar en het creëren van een gat. Er moet gewerkt worden om dat gat te maken; vezels moeten opzij worden geschoven, wat betekent dat er een kracht moet worden uitgeoefend over de afstand die ze bewegen. Wanneer de kanonskogel het hout raakt, werkt hij, en dus heeft een kanonskogel tijdens de vlucht duidelijk de mogelijkheid om werk te doen—dat wil zeggen, hij heeft energie—vanwege zijn beweging. Deze bewegingsenergie is wat we kinetische energie noemen.
u kunt talloze voorbeelden vinden van kinetische energie in de natuur. Een walvis die door water beweegt, een vogel die vliegt, en een roofdier die zijn prooi vangt hebben allemaal kinetische energie. Net als een snel rijdende auto, een vliegende Frisbee, een vallend blad, en alles wat beweegt.
onze intuïtie vertelt ons dat twee factoren de hoeveelheid kinetische energie in een bewegend object bepalen. Ten eerste hebben zwaardere voorwerpen die bewegen meer kinetische energie dan lichtere: een bowlingbal die 10 m/s reist (een zeer snelle sprint) draagt veel meer kinetische energie dan een golfbal die met dezelfde snelheid reist. In feite is kinetische energie recht evenredig met massa: als je de massa verdubbelt, verdubbel je de kinetische energie.
ten tweede: hoe sneller iets beweegt, hoe groter de kracht die het kan uitoefenen en hoe groter de energie die het bezit. Een snelle botsing veroorzaakt veel meer schade dan een aanrijding op een parkeerplaats. Het blijkt dat de kinetische energie van een object toeneemt als het kwadraat van zijn snelheid. Een auto met een snelheid van 40 km / u heeft vier keer zoveel kinetische energie als een auto met een snelheid van 20 km / u, terwijl een auto met een snelheid van 60 km / u negen keer zoveel kinetische energie vervoert als met een snelheid van 20 km / u. Zo kan een bescheiden toename van de snelheid een grote toename van de kinetische energie veroorzaken.
deze ideeën worden gecombineerd in de vergelijking voor kinetische energie.
in woorden: kinetische energie is gelijk aan de massa van het bewegende object maal het kwadraat van de snelheid van dat object (v2).
in vergelijkingsvorm: kinetische energie (joules) = 1/2 x massa (kg) x velocity2 (m/s)
in symbolen: KE = 1/2 x m x v2
voorbeelden: bowlingballen en honkballen Wat is de kinetische energie van een bowlingbal van 4 kg die met 10 m/s van een bowlingbaan af rolt?
vergelijk deze energie met die van een honkbal van 250 gram (ongeveer een halve pond) met een snelheid van 50 m/s. Welk object zou meer pijn doen als het je raakte (dat wil zeggen, welk object heeft de grotere kinetische energie)?
redeneren: we moeten getallen vervangen door de vergelijking voor kinetische energie.
oplossing: Voor de bowlingbal van 4 kg met een snelheid van 10 m/s:
kinetische energie (Joule) = 1/2 x massa (kg) x 2
=1/2 x 4 kg x (10 m/s)2 = 1/2 x 4 kg x 100m2/s2 = 200 kg-m2 / s2.
merk op dat: 200 kg-m2/s2 = 200 (kg-m/s2) x M = 200 N x M = 200 joules
voor de 250-g honkbal reizen bij 50 m/s:
kinetische energie (joules) = 1/2 x massa (kg) x 2
een gram is een duizendste van een kilogram, dus 250 g = 0,25 kg:
kinetische energie (joules) = 1/2 x 0,25 kg x 2500 m2/s2 = 312,5 kg-m2/s2 = 312.5 joules
hoewel de bowlingbal veel massiever is dan de honkbal, draagt een hardhandig honkbal meer kinetische energie dan een typische bowlingbal vanwege zijn hoge snelheid.
>
asteroïde inslagen op aarde:
alles in het zonnestelsel gaat rond de zon. Deze paden rond de zon worden banen genoemd. Een baan is een delicaat evenwicht tussen de voorwaartse beweging van het cirkelende lichaam en de gravitationele aantrekking tussen de zon en het cirkelende lichaam.
vanwege de aantrekkingskracht tussen en tussen alle hemellichamen in het zonnestelsel zijn geen twee banen hetzelfde. Deze kleine verschillen in baan hebben niet veel invloed op grote planeten, maar kleine hemellichamen rond de zon – zoals asteroïden – kunnen sterk worden beïnvloed. Asteroïden – relatief dicht bij elkaar verpakt in de asteroïdengordel-kunnen met elkaar botsen of langs elkaar schuren als hun banen in de loop van de tijd verschuiven. Dit kan resulteren in een asteroïde stoten of stuiteren uit zijn vorige baan en veranderen in een andere baan die wordt genoemd ‘aarde-kruising. Het diagram hieronder toont een typische baan om de aarde voor een asteroïde. De zon is rood, de aarde groen en de asteroïde geel. Opmerking – Dit diagram en de objectgroottes zijn niet in de juiste schaal.
in deze figuur zijn ook objecten als Mercurius, Venus, Mars en de asteroïden niet opgenomen voor de eenvoud.
zoals je kunt zien, als de aarde en de asteroïde rond de zon gaan, is er een kans dat ze op een dag op dezelfde plaats op hetzelfde tijdstip zijn en dus een energetische botsing kan plaatsvinden.
de typische snelheid van een asteroïde in een baan om de aarde en in de nabijheid van de aarde is ongeveer 20 km/sec. de kinetische energievergelijking zegt dat KE = 1/2 m x v2. Squaring de snelheid maakt een groot aantal als 20 km / sec veel, veel groter. we gaan kijken naar wat er gebeurde in Alabama tijdens het dinosaurustijdperk (in het bijzonder ongeveer 83 miljoen jaar geleden) toen een asteroïde met een diameter van ongeveer 380 m centraal Alabama trof. Dit gebeurde ongeveer 20 km ten noorden van Montgomery, Alabama, in de buurt van de stad Wetumpka. Klik hier
wanneer u klaar bent met het lezen van dit online artikel op de Encyclopedia of Alabama website, bent u klaar om de gegevensverzamelingsactiviteit uit te voeren in uw laboratoriumboek. Lees en bestudeer het artikel hierboven, want het zal worden behandeld (samen met het materiaal hierboven) op uw laboratorium quiz.