Liike-energia

Vuoristoradan vaunuihin ladataan potentiaalienergiaa, kun vaunut nostetaan radan korkeimpaan kohtaan. Kun vaunut lähtevät laskeutumaan rataa alaspäin, potentiaalienergia muuttuu liike-energiaksi antaen vaunuille vauhdin. Liike- ja potentiaalienergian summa on vakio, jos jätetään kitka huomiotta.

Liike-energia eli kineettinen energia on kappaleen liikkeeseen varastoitunutta energiaa. Kappaletta kiihdytettäessä sen kiihdyttämiseen käytetty energia varastoituu kappaleen liike-energiaksi. Klassisen fysiikan mukaan levosta liikkeelle lähtevän kappaleen liike-energia voidaan laskea kaavasta:

$E_k=\frac{1}{2}mv^2$.

Pyörimisliikkeen liike-energia lasketaan seuraavasti:

$E_k = \frac{1}{2} J \omega^2$,

missä J on kappaleen hitausmomentti ja ω on kulmanopeus.

Joskus liike-energiaa merkitään yksinkertaisemmin kirjaimella K.

Kappaleen suhteellisuusteoreettisessa liike-energian laskemisessa huomioidaan kappaleen massan kasvu ulkopuolisen tarkkailijan näkökulmasta nopeuden kasvaessa ja kappaleen liike-energia voidaan laskea kaavasta:

$E_k = \frac{m_0 c^2}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}} - m_0 c^2$, missä

• E_k on kappaleen liike-energia
• $m_0$ on kappaleen lepomassa
• v on kappaleen nopeus levossa olevan tarkkailijan näkökulmasta
• c on valonnopeus.

Paljon valonnopeutta pienemmillä nopeuksilla kummatkin kaavat antavat lähes samoja tuloksia ja sen takia klassisen mekaniikan kaava on riittävän tarkka suurimpaan osaan laskuista. Laskennallisesti voidaan johtaa tulos, jonka mukaan klassisen mekaniikan mukainen arvo eroaa relativistisesta noin prosentin, kun

v ≈ 0,10 c.

Katso myös

• Massa
• Liikemäärä

Kirjallisuutta

• Enqvist, Kari: Suhteellisuusteoriaa runoilijoille. Helsinki: WSOY, 2005. ISBN 951-0-30082-9.