energia kinetyczna uderzeń ASTEROID na ziemię
energia kinetyczna (z nauk, 6.wyd., przez Trefila i Hazena)
pomyśl o kuli armatniej lecącej w powietrzu. Kiedy uderza w Drewniany cel, piłka wywiera siłę na włókna w drewnie, rozłupując je i popychając, tworząc dziurę. Aby zrobić tę dziurę, należy wykonać pracę; włókna muszą być przesunięte na bok, co oznacza, że siła musi być wywierana na odległość, na którą się poruszają. Kiedy kula armatnia uderza w drewno, działa, a więc kula armatnia w locie wyraźnie ma zdolność do pracy—to znaczy ma energię-ze względu na swój ruch. Ta energia ruchu jest tym, co nazywamy energią kinetyczną.
można znaleźć niezliczone przykłady energii kinetycznej w przyrodzie. Wieloryb poruszający się w wodzie, ptak latający i drapieżnik łapiący swoją ofiarę mają energię kinetyczną. Tak jak pędzący samochód, latające Frisbee, spadający liść i wszystko, co się rusza.
nasza intuicja mówi nam, że dwa czynniki decydują o ilości energii kinetycznej zawartej w każdym poruszającym się obiekcie. Po pierwsze, cięższe poruszające się obiekty mają więcej energii kinetycznej niż lżejsze: kula do kręgli poruszająca się z prędkością 10 m/s (bardzo szybki sprint) niesie o wiele więcej energii kinetycznej niż piłka golfowa poruszająca się z tą samą prędkością. W rzeczywistości energia kinetyczna jest wprost proporcjonalna do masy: jeśli podwoisz masę, to podwoisz energię kinetyczną.
Po drugie, im szybciej coś się porusza, tym większą siłę jest w stanie wywierać i tym większą posiada energię. Szybka kolizja powoduje znacznie więcej szkód niż stłuczka na parkingu. Okazuje się, że energia kinetyczna obiektu wzrasta wraz z kwadratem jego prędkości. Samochód poruszający się 40 mph ma cztery razy więcej energii kinetycznej niż jeden poruszający się 20 mph, podczas gdy przy 60 mph samochód niesie dziewięć razy więcej energii kinetycznej niż przy 20 mph. Tak więc niewielki wzrost prędkości może spowodować duży wzrost energii kinetycznej.
te idee są połączone w równaniu dla energii kinetycznej.
W słowach: energia kinetyczna równa się masie poruszającego się obiektu razy kwadrat prędkości tego obiektu (v2).
w postaci równania: energia kinetyczna (dżule) = 1/2 x Masa (kg) x prędkość2 (m/s)
w symbolach: KE = 1/2 x M X v2
przykłady: kule do kręgli i Baseballs jaka jest energia kinetyczna kuli do kręgli o masie 4 kg (około 8 funtów) toczącej się po torze do kręgli z prędkością 10 m/s (około 22 mph)?
Porównaj tę energię z 250-gramową (około pół funta) piłką baseballową poruszającą się 50 m/s (prawie 110 mph). Który obiekt bolałby bardziej ,gdyby cię uderzył (tj. który obiekt ma większą energię kinetyczną)?
rozumowanie: musimy podstawić liczby do równania dla energii kinetycznej.
rozwiązanie: Dla 4-kg bowling ball podróży z prędkością 10 m / s:
energia kinetyczna (dżule) = 1/2 x Masa (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.
zauważ, że: 200 kg-m2/S2 = 200 (kg-m/s2) x M = 200 N x M = 200 dżuli
dla baseballu 250 g poruszającego się z prędkością 50 m/s:
energia kinetyczna (dżule) = 1/2 x Masa (kg) x 2
gram to tysięczna kilograma, więc 250 g = 0,25 kg:
energia kinetyczna (dżule) = 1/2 x 0,25 kg x 2500 m2/S2 = 312,5 kg-m2/S2 = 312.5 dżuli
mimo, że kula do kręgli jest znacznie bardziej masywny niż baseball, ciężko trafiony baseball niesie więcej energii kinetycznej niż typowa kula do kręgli ze względu na dużą prędkość.
>
uderzenie asteroidy w ziemię:
wszystko w Układzie Słonecznym krąży wokół Słońca. Te ścieżki wokół Słońca nazywane są orbitami. Orbita jest delikatną równowagą między ruchem do przodu orbitującego ciała a przyciąganiem grawitacyjnym między Słońcem a orbitującym ciałem.
ze względu na przyciąganie grawitacyjne pomiędzy i pomiędzy wszystkimi orbitującymi ciałami w Układzie Słonecznym, nie ma dwóch Orbit takich samych. Te małe różnice na orbicie nie wpływają bardzo na duże planety, ale małe ciała krążące wokół Słońca – jak asteroidy-mogą być silnie dotknięte. Asteroidy-umieszczone stosunkowo blisko siebie w pasie planetoid – mogą zderzać się ze sobą lub pasą się obok siebie, gdy ich orbity zmieniają się w czasie. Może to spowodować, że asteroida wyskoczy lub odbije się z poprzedniej orbity i zmieni się na inną orbitę, która nazywa się ” earth-crossing.”Poniższy diagram przedstawia typową dla asteroidy orbitę przechodzącą przez Ziemię. Słońce jest pokazane na Czerwono, Ziemia na zielono, a asteroida na Żółto. Uwaga-ten diagram i rozmiary obiektów nie są w odpowiedniej skali.
również na tym rysunku obiekty takie jak Merkury, Wenus, Mars i asteroidy nie są uwzględnione dla uproszczenia.
Jak widać, gdy ziemia i asteroida krążą wokół Słońca, istnieje pewna szansa, że pewnego dnia mogą znajdować się w tym samym miejscu o tej samej porze i w ten sposób może dojść do zderzenia energetycznego.
typowa prędkość asteroidy na orbicie przechodzącej przez ziemię i w pobliżu Ziemi wynosi około 20 km / s. równanie energii kinetycznej mówi, że KE = 1/2 M x v2. Do kwadratu prędkość sprawia, że duża liczba, jak 20 km / S, jest znacznie większa.
rozważymy to, co wydarzyło się w Alabamie w epoce dinozaurów (konkretnie około 83 milionów lat temu), kiedy asteroida o średnicy około 380 m uderzyła w centralną Alabamę. Do zdarzenia doszło około 20 km na północ od Montgomery w stanie Alabama, w pobliżu miasta Wetumpka. Powinieneś przejść do tego linku, aby przeczytać więcej o tym wydarzeniu przed kontynuowaniem tego laboratorium: Kliknij tutaj
Po zakończeniu czytania tego artykułu on-line na stronie internetowej Encyclopedia of Alabama, będziesz gotowy do działania gromadzenia danych w swojej książce laboratoryjnej. Proszę przeczytać i przestudiować powyższy artykuł, ponieważ zostanie on omówiony (wraz z powyższym materiałem) w twoim quizie laboratoryjnym.