Kinetische Energie (Bewegungsenergie)

Die kinetische Energie oder Bewegungsenergie (veraltet: Wucht), E_kin ist die Energie, die ein Körper oder System allein aufgrund seines Bewegungszustands besitzt. Dabei geht es im engeren Sinne um lineare Bewegungen, die ein Körper als ganzes ausführt.

Um einen Körper mit der (trägen) Masse m aus der Ruhe auf die Geschwindigkeit $v$ zu beschleunigen, muss man bei einer geradlinigen Bewegung die Arbeit $\dfrac 1 2 mv^2$ leisten. Demnach ist

$E_\text{kin} = \dfrac 1 2 mv^2$

Diese E. wird bei Abbremsen auf $v = 0$ wieder freigesetzt, meist durch Reibung als Wärme oder als Verformungsarbeit. Aus ähnlichen Überlegungen erhält man für den Fall einer Drehbewegung die Rotationsenergie als eine als Form von Bewegungsenergie im weiteren Sinne:

$E_\text{rot} = \dfrac 1 2 J\omega^2$

Dabei sind J das Trägheitsmoment bezüglich der Drehachse und $\omega$ die Winkelgeschwindigkeit. Die kinetische Energie eines rollenden Körpers setzt sich aus beiden Anteilen zusammen. Da man die Bewegung jedes starren Körpers durch die eines Massenpunkts gleicher Masse, der sich mit seinem Schwerpunkt bewegt, beschreiben kann, erhält man für dessen gesamte kinetische Energie:

$E_\text{kin, ges} = \dfrac 1 2 mv_\text{SP}^2 + \dfrac 1 2 J_\text{SP}\omega^2$

Der Index »SP« bezeichnet jeweils die auf den Schwerpunkt bezogenen Größen.

Wärmeenergie ist die Energie, die mit der ungerichteten Bewegung der Atome oder Moleküle eines Systems, also etwa eines Gases oder einer Wärmflasche, verbunden ist. Sie ist also im Prinzip auch eine Form von Bewegungsenergie, es ist jedoch üblich, unter kinetischer Energie immer nur die Energie von gerichteten Bewegungen zu verstehen.