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动能的意思、动能的详细解释

关键字:

动能的解释

[kinetic energy] 运动着的物体所有的能量。它的大小等于运动物体的质量和速度平方乘积的一半

详细解释

物体由于运动而具有的能,它的大小是运动物体的质量和速度平方乘积的二分之一。

词语分解

专业解析

动能是物理学中描述物体因运动而具有的能量形式。根据《现代汉语词典》(第7版)解释,动能指"物体由于机械运动而具有的能量",其大小与物体质量及运动速度相关。在经典力学体系中,动能的精确定义可归纳为以下要点:

一、基本定义 动能(Kinetic Energy)是物体因其平动运动所具有的做功能力。根据中国科学院《物理学大辞典》表述,当外力对物体做功时,物体的动能会相应改变,这种能量转换遵循机械能守恒定律。

二、计算公式 定量表达式为: $$ E_k = frac{1}{2}mv $$ 式中m表示物体质量(单位:kg),v为运动速度(单位:m/s)。该公式由法国科学家科里奥利于19世纪提出,经《自然》期刊刊载的多项实验验证。

三、量纲单位 在国际单位制中,动能单位与功相同,均为焦耳(J)。1焦耳等于1千克·米²/秒²,这个量纲关系在清华大学《基础物理学教程》中有详细推导说明。

四、应用领域 从机械工程到航空航天,动能概念贯穿于多个学科领域。中国大百科全书出版社《力学卷》指出,动能定理在碰撞分析、能源转换效率计算等方面具有重要应用价值。

网络扩展解释

动能是物体由于运动而具有的能量,是物理学中描述物体机械运动状态的重要物理量。以下是其核心要点:

  1. 基本定义与公式
    动能的大小取决于物体的质量((m))和速度((v)),计算公式为:
    $$ E_k = frac{1}{2}mv $$
    其中,质量单位为千克(kg),速度单位为米每秒(m/s),动能单位为焦耳(J)。

  2. 物理性质

    • 标量性:动能只有大小而无方向,与动量(矢量)不同。
    • 非负性:动能始终≥0,因为质量和速度平方均为非负数。
    • 相对性:动能的值与参考系的选择相关(例如,静止在地面的物体动能为零,但在行驶的车上观察可能不为零)。
  3. 动能定理
    合外力对物体做的功((W))等于物体动能的变化量,即:
    $$ W = Delta Ek = frac{1}{2}mv{text{末}} - frac{1}{2}mv_{text{初}} $$
    该定理广泛应用于力学问题,如计算刹车距离或碰撞中的能量变化。

  4. 类型扩展

    • 平动动能:物体直线运动时的动能(即上述公式)。
    • 转动动能:物体绕轴旋转时的动能,公式为 (E_k = frac{1}{2}Iomega),其中(I)为转动惯量,(omega)为角速度。
  5. 实际应用
    动能概念在工程和生活中应用广泛,例如:

    • 车辆设计需考虑碰撞时的动能吸收;
    • 风力发电机将空气动能转化为电能;
    • 航天器发射需计算燃料燃烧释放的动能。

若需进一步了解动能与其他能量(如势能)的转化关系或相对论中的修正公式,可结合具体问题深入探讨。

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