Comprensione dei concetti

* Energia cinetica: Un oggetto in movimento possiede energia cinetica. La formula per l'energia cinetica (KE) è:

Ke =(1/2) * Mass * Velocity²

* Teorema di energia di lavoro: Il lavoro svolto su un oggetto è uguale al cambiamento nella sua energia cinetica. In questo caso, i freni svolgono un lavoro negativo sul treno, rallentandolo.

* Energia termica: L'energia si dissipa come calore a causa dell'attrito. In questo caso, l'attrito tra le pastiglie dei freni e le ruote.

Calcolo dell'energia termica

1. Energia cinetica iniziale: Calcola l'energia cinetica del treno prima della frenata.

* Ke_initial =(1/2) * massa * w²

2. Energia cinetica finale: Il treno si ferma, quindi la sua energia cinetica finale è zero.

* Ke_final =0

3. Cambiamento dell'energia cinetica: La differenza tra energia cinetica iniziale e finale è l'energia persa a causa della frenata.

* Δke =ke_final - ke_initial =- (1/2) * Mass * w²

4. Energia termica: Il cambiamento nell'energia cinetica è uguale all'energia termica generata. Poiché il lavoro svolto dai freni è negativo, l'energia termica generata è positiva.

* Energia termica =| ΔKE | =(1/2) * massa * w²

Note importanti:

* unità: Garantire unità coerenti per massa (chilogrammi), velocità (metri al secondo) e energia (joule).

* Assunzioni: Supponiamo che tutta l'energia cinetica sia convertita in energia termica. In realtà, un po 'di energia potrebbe essere persa a causa del suono o di altri fattori.

Esempio:

Supponiamo che tu abbia un treno da 100.000 kg in viaggio a 20 m/s.

1. ke_initial: (1/2) * 100.000 kg * (20 m/s) ² =20.000.000 joules

2. ke_final: 0 Joules

3. Δke: 0 - 20.000.000 joules =-20.000.000 joules

4. Energia termica: | -20.000.000 joules | =20.000.000 di joule

Pertanto, i freni genererebbero 20.000.000 di joule di energia termica nel fermare questo treno.