Kinetische Energie – Was ist das? Eine Definition

Kinetische Energie ist die Energie, die ein Körper aufgrund seiner Bewegung besitzt. Die kinetische Energie eines Körpers ist gleich der Arbeit, die nötig ist, um diesen Körper aus der Ruhe in seine Bewegung zu versetzen. Daraus lässt sich im Rahmen der Newtonschen Physik ableiten, dass eine Veränderung der kinetischen Energie eines Körpers über einen bestimmten Zeitraum hinweg gleich der Arbeit der auf diesen Körper ausgeübten äußeren Kräfte ist. Dies ist das Theorem der kinetischen Energie.

Der Begriff der kinetischen Energie selbst scheint auf den Physiker William Thomson, besser bekannt als Lord Kelvin, zurückzugehen. Tatsächlich leitet er sich von dem griechischen Wort kinesis für Bewegung ab. Der Begriff ist jedoch älter und geht auf die Überlegungen zur Mechanik von Gottfried Leibniz und Johann Bernoulli zurück, die die kinetische Energie als vis viva (lateinisch für lebendige Kraft) beschrieben, die für die Bewegung von Körpern verantwortlich ist.

Leibniz setzte sich für eine mathematische Definition der vis viva ein, die er als Produkt aus der Masse eines Objekts und dem Quadrat seiner Geschwindigkeit (mv2) in den Jahren 1676-1689 einführte. Diese Formel ist ein Gegensatz zum Bewegungsbetrag mv von Descartes und Newton, der eine ähnliche Rolle spielen sollte.

Heutzutage ist die kinetische Energie Ek eines Teilchens ein anderes Konzept als sein Bewegungsbetrag p, aber nicht unabhängig davon. So gilt in der Newtonschen Mechanik für ein Teilchen der Masse m, das mit der Geschwindigkeit v translatorisch bewegt wird:

Ek = 1/2 mv² = p²/2m

Man kann eine kinetische Energie für Rotation und Translation definieren. Ihre gesetzliche Einheit ist das Joule. Die Berechnungen werden mit Massen in kg und Geschwindigkeiten in ms-1 durchgeführt. Wie die Geschwindigkeit ist auch die kinetische Energie eines Körpers relativ und hängt vom Bezugssystem, also den äußeren Umständen, ab.

Man kann die durchschnittliche kinetische Energie von Teilchen in einem heißen Gas mit der Temperatur dieses Gases in Verbindung bringen. In der Quantenphysik und der relativistischen Mechanik spricht man noch von der kinetischen Energie eines Körpers. Im Rahmen der Relativitätstheorie ist die Formel, die die kinetische Energie angibt, jedoch nicht dieselbe.

Urhebender Autor: Redaktion Futura