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動能的意思、動能的詳細解釋

關鍵字:

動能的解釋

[kinetic energy] 運動着的物體所有的能量。它的大小等于運動物體的質量和速度平方乘積的一半

詳細解釋

物體由于運動而具有的能,它的大小是運動物體的質量和速度平方乘積的二分之一。

詞語分解

專業解析

動能是物理學中描述物體因運動而具有的能量形式。根據《現代漢語詞典》(第7版)解釋,動能指"物體由于機械運動而具有的能量",其大小與物體質量及運動速度相關。在經典力學體系中,動能的精确定義可歸納為以下要點:

一、基本定義 動能(Kinetic Energy)是物體因其平動運動所具有的做功能力。根據中國科學院《物理學大辭典》表述,當外力對物體做功時,物體的動能會相應改變,這種能量轉換遵循機械能守恒定律。

二、計算公式 定量表達式為: $$ E_k = frac{1}{2}mv $$ 式中m表示物體質量(單位:kg),v為運動速度(單位:m/s)。該公式由法國科學家科裡奧利于19世紀提出,經《自然》期刊刊載的多項實驗驗證。

三、量綱單位 在國際單位制中,動能單位與功相同,均為焦耳(J)。1焦耳等于1千克·米²/秒²,這個量綱關系在清華大學《基礎物理學教程》中有詳細推導說明。

四、應用領域 從機械工程到航空航天,動能概念貫穿于多個學科領域。中國大百科全書出版社《力學卷》指出,動能定理在碰撞分析、能源轉換效率計算等方面具有重要應用價值。

網絡擴展解釋

動能是物體由于運動而具有的能量,是物理學中描述物體機械運動狀态的重要物理量。以下是其核心要點:

  1. 基本定義與公式
    動能的大小取決于物體的質量((m))和速度((v)),計算公式為:
    $$ E_k = frac{1}{2}mv $$
    其中,質量單位為千克(kg),速度單位為米每秒(m/s),動能單位為焦耳(J)。

  2. 物理性質

    • 标量性:動能隻有大小而無方向,與動量(矢量)不同。
    • 非負性:動能始終≥0,因為質量和速度平方均為非負數。
    • 相對性:動能的值與參考系的選擇相關(例如,靜止在地面的物體動能為零,但在行駛的車上觀察可能不為零)。
  3. 動能定理
    合外力對物體做的功((W))等于物體動能的變化量,即:
    $$ W = Delta Ek = frac{1}{2}mv{text{末}} - frac{1}{2}mv_{text{初}} $$
    該定理廣泛應用于力學問題,如計算刹車距離或碰撞中的能量變化。

  4. 類型擴展

    • 平動動能:物體直線運動時的動能(即上述公式)。
    • 轉動動能:物體繞軸旋轉時的動能,公式為 (E_k = frac{1}{2}Iomega),其中(I)為轉動慣量,(omega)為角速度。
  5. 實際應用
    動能概念在工程和生活中應用廣泛,例如:

    • 車輛設計需考慮碰撞時的動能吸收;
    • 風力發電機将空氣動能轉化為電能;
    • 航天器發射需計算燃料燃燒釋放的動能。

若需進一步了解動能與其他能量(如勢能)的轉化關系或相對論中的修正公式,可結合具體問題深入探讨。

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