Energia zinetiko: berrikuspenen arteko aldeak

[[Fitxategi:Wooden roller coaster txgi.jpg|thumbnailthumb]]

Dakigunez, hainbat motatako [[Energia|energiakenergia]]k daude: elektrikoa, elektromagnetikoa, termikoa, kimikoa, nuklearra, mekanikoa... Aipatutako azkena energia zinetikoarekin erlazionatuta dago, zeren [[Energiaenergia mekaniko|energia mekanikoa]]a energia zinetikoaren eta potentzialaren batura baita. Energia potentziala gorputzak indar-eremu batean duen posizioagatik daukana da; adibidez, [[Energia potentzial grabitatorio|energia  potentzial grabitatorioa]] lurrazaletik altuera batera egoteagatik daukana. Energia zinetikoa, ostera,  gorputzaren masarekin eta abiadurarekin dago erlazionatuta.

Energia zinetikoa <math display="inline">E_\text{k}</math> sinboloaz adierazten da, eta nazioarteko SI unitate-sisteman, beraren unitateak J sinboloa du eta '''joule''' deitzen da, [[James Prescott Joule]] (1818-1889) fisikariaren ohorez. Honelaxe adierazten da joule unitatea oinarrizko unitateen bidez: 1 J = 1 kg·m²·s^–2.

Energia zinetikoak zerikusia dauka fisikaren beste kontzeptu batzuekin, hala nola lanarekin, [[Indar|indarrarekinindar]]rarekin eta [[Energia|energiarekinenergia]]rekin. Energia zinetikoa izateko, objektuak mugimenduan egon behar du, eta beste gorputz batekin talka egitean, gorputz hori mugitzeko gai izan behar du, [[Lan (fisika)|lan]] bat sorraraziz.

Edozein indar-eremutan, indar biziaren teoremaren arabera, partikulan eragindako [[Lan (fisika)|lanak]] bere energia zinetikoaren aldaketa adierazten du (<math display="inline">W=\Delta{E_\text{k}}</math>). Eremu kontserbakorretan, ostera, <math display="inline">E_\text{p}</math> energia potentziala izanik  betetzen denez, <math display="inline">\Delta{E_\text{k}}=-\Delta{E_\text{p}}</math> betetzen da. Hau da, eremu kontserbakorretan partikulak irabazten duen energia zinetikoa energia potentzialaren galeraren ondorioz dator. Aldiz, energia zinetikoa galtzeak energia potentzialaren irabazia dakar, hein berean.

Energia zinetikoa bestelako energia moten bitartez ere sor daiteke, edo bestelako energia mota bihurtu. Adibidez, helizeen mugimendua sorrarazten duen energia zinetikoaren bitartez elektrizitatea lor daiteke, edo [[Energiaenergia hidrauliko|energia hidraulikoa]]a, uraren mugimenduaren ondorioz.

Lehenengo aldiz [[Mekanika klasikoaren historia|mekanika klasikoaren]] <math>E_\text{k}\propto v^2</math> printzipioa landu zutenak [[Gottfried Wilhelm Leibniz|Gottfried Leibniz]] eta [[Johann Bernouilli|Daniel Bernoulli]] izan ziren, eta haiek energia zinetikoa ''indar bizia'' izenaz deskribatu zuten. Haientzako, [[masa]] [[Abiadura|abiadurarekinabiadura]]rekin birritan biderkatuta lortzen zen magnitude berezia zegoen. [[Willem's Gravesande|Willem Jacob 's Gravesande]]-ek erlazio hori garatzen zuen esperimentua egin zuen. Horretarako, buztinezko ore lodi eta trinko batera pisu jakineko gorputzak jaurti zituen altuera ezberdinetatik, eta bertan eginiko zuloaren sakonera neurtu zuen. Pisu bikoitzeko objektu bat jaurtita, sakonera bikoitza zela ikusi zuen. Ostera, [[masa]] bereko gorputza abiadura bikoitzez jaurtitzen bazuen, lau aldiz gehiago sartzen zela behatu zuen, alegia, sakonera lau aldiz biderkatzen zen (2² = 4). Eta abiadura hirukoiztuta buztinean egiten zen zuloa bederatzi aldiz sakonagoa zela ikusi zuen (3² = 9).  Behin eta berriro saiakerak eginez, magnitude berezi hura masaren eta abiaduraren karratuaren arteko biderkaduraren proportzionala zela ondorioztatu zuen, hau da, <math display="inline">E_\text{k}\propto mv^2</math> zela.

[[Mekanika klasikoaren historia|Mekanika klasikoan]], gorputz puntual baten edo biratzen ez duen solido zurrun baten energia zinetikoa <math display="inline">E_\text{k}=\frac{1}{2}m{v^2}</math> formulaz kalkulatzen da, non <math display="inline">m</math> gorputzaren [[masa]] den eta <math display="inline">v</math>, [[abiadura]]. Agerikoa denez, energia zinetikoa [[Erreferentziaerreferentzia-sistema inertzial|erreferentzia-sistema inertzialaren]]aren menpekoa da.

Traslazio-energia zinetikoa <math display="inline">\frac{1}{2}MV^2</math> formularen bidez kalkulatzen da, hau da, solidoaren [[masa]] guztia (<math display="inline">M</math>) [[Masamasa-zentro|masa-zentroan]]an kontzentraturik balego bezala kontsideratuz eta [[Masamasa-zentro|masa-zentroaren]]aren [[abiadura]] (<math display="inline">V</math>) kontuan hartuz. Bestalde, biraketa-energia zinetikoa lortzeko, kontuan izan behar dira birakera-ardatzaren inguruko [[Abiaduraabiadura angeluar|abiadura angeluarra]]ra (<math display="inline">\omega</math>) eta biraketa-ardatzarekiko [[Inertziainertzia momentu|inertzia momentua]]a (<math display="inline">I</math>), eta <math display="inline">\frac{1}{2}I\omega^2</math>  formulaz kalkulatzen da. Hortaz, honelaxe adierazten da biraka ari den solido zurrun baten energia zinetiko osoa:

Mekanika erlatibistan, aldatu egin behar energia zinetiko klasikoaren adierazpena abiadura oso handien kasuan, alegia, [[Argiarenargiaren abiadura|argiaren abiadurara]]ra hurbiltzen ari diren partikulen kasuan. Zehazki, honelaxe adierazi behar da  energia zinetiko erlatibista:

Adierazpen horretan, <math display="inline">m</math> [[masa]], <math display="inline">v</math> partikularen [[abiadura]], <math display="inline">c</math> [[argiaren abiadura]] eta <math display="inline">\gamma</math> faktorea ageri dira. Energiaren adierazpen erlatibistak erakusten duenez, partikularen abiadura argiaren abiadurara hurbildu ahala, <math display="inline">\gamma=\frac{1}{\sqrt{1-v^2/c^2}}</math> faktorea gero eta handiagoa egiten da eta energia zinetikoak infiniturako joera hartzen du. Beraz, [[argiaren abiadura]] muga bat dela, masadun partikulek lortu ezin dutena.

Beste ondorio bat ere atera daiteke formula horretatik, zeren <math display="inline">mc^2</math> terminoak partikularen pausaguneko [[energia]] adierazten baitu, eta horixe da hain zuzen, [[Albert Einstein|Einsteinek]] azaldutako [[Masa|masarenmasa]]ren eta energiaren baliokidetza adierazten duen formula ospetsua: <math display="inline">E=mc^2</math>.