什么是动能？

物体因运动（水平或垂直）而具有的能量称为动能。简单地说，我们可以说它是运动的能量。因此，我们周围的每个运动物体都具有动能。此外，物体的动能是由于对其所做的净功，因为没有物体可以在不施加力的作用下移动并覆盖距离。

动能公式

动能的公式显示了能量与质量（m）和速度（v）的关系。

质量为“m”、速度为“v”的物体的动能由下式给出：

动能 = ½ mv²

m = 运动物体的质量

v = 物体的速度

因此，物体的动能可以计算为其质量的一半乘以其速度（v）的平方。动能是一个标量，因此它不依赖于方向，其值将始终为正。

正如我们所知，能量是做功的能力，动能也是一种能量，所以上面的动能公式表明，运动物体具有可以对其撞击的任何物体做功的动能。上面的公式告诉我们一个运动物体由于其运动可以做功的量。

上面的公式还表明，K.E 与物体的质量和速度的平方成正比。因此，如果我们使质量加倍，能量将加倍；如果我们使速度加倍，能量将是以前值的四倍。例如，以两倍速度行驶的卡车将具有四倍的动能。例如，以 50 公里/小时行驶的卡车将具有以 25 公里/小时行驶的相同卡车的四倍动能。因此，一辆大卡车将比一辆小卡车具有更大的动能，并且在撞击物体时会造成更大的损坏。

动能可以在一个物体与其他物体之间转移，或在物体之间转移。此外，它可以转化为其他类型的能量。例如，如果一辆运动的汽车与静止物体发生碰撞，那么汽车的一部分动能就会转移到该物体上，或者转化为另一种能量。

动能单位

动能的国际单位制单位是焦耳（J），等于 1 kg.m².s-²。它也是一种能量，在米-千克-秒制中，能量的单位是焦耳。例如，一个以 1 m/s 的速度移动的 2 kg 物体将具有 1 焦耳的动能。

根据厘米-克-秒制，能量的单位是尔格，即 10^-7 焦耳，这等于一只蚊子在空中飞行的动能。

关于动能的事实

• 动能的值始终为正。虽然速度值可以是正的或负的，但速度值的平方始终为正。
• 动能是一个标量，而不是矢量。因此，一辆以 50 公里/小时的速度向北行驶的汽车将具有与一辆以相同速度向南或任何其他方向行驶的汽车相同的动能。
• 除非改变物体的速度或质量，否则运动物体的动能将保持不变。

推导动能方程或公式

动能方程或公式可以从力（f）在物体上所做的功（w）推导出来。例如，一个质量为“m”的物体通过施加力“f”被推动，并在表面上覆盖距离“d”，对物体所做的功使其移动，并且由于移动它具有动能，所以在此情况下所做的功等于动能，或者可以用于推导动能方程。

W = F. d （力 . 位移）

现在 f = m . a （质量 . 加速度）

因此，在代入 f 的值后，我们得到：

W = m . a . d （质量 x 加速度 x 位移）

根据第三个运动方程，加速度由下式给出：

a = v² - u²/ 2d

v = 物体最终速度

u = 物体初始速度

d = 位移

现在，在代入 a 的值后，我们得到：

W = m. d. v² -u² / 2d

W = m . v² -u² /2

设初始速度“u”为零，因为在施加力之前物体是静止的。因此，在简化上述方程后，我们得到：

W = m . v² /2 或 ½ mv²

由于功等于动能，所以我们得到：

KE = ½ mv²

从上面的方程可以清楚地看出，如果系统或物体开始移动，则对系统或物体所做的总功等于动能的变化。

因此，W_net = ∆ K （净功 = 动能变化）

已解决的例子

1. 计算一个以 10 m/s 的速度移动的 100 kg 物体的动能。

解答： K.E 可以使用以下方程计算

KE = ½ mv²

KE = ½ (100 kg) (10 m/s) ²

= 50 x 100 = 5000 J

同样，如果我们知道速度和动能，我们可以计算物体的质量，如以下已解示例所示；

2. 计算一辆以 50 m/s 的速度行驶且动能为 2000 J 的汽车的质量。

解决方案

KE = ½ mv²

在重新排列上述方程后，我们得到：

m = 2KE/v²

在代入给定值后，我们得到：

m = 2 x 2000 / 50² = 1.6 Kg

同样，如果我们知道物体的质量和动能，我们可以计算物体的速度，如以下已解示例所示；

3. 一艘 500 kg 的船的动能为 2000 J。计算它的移动速度？

解决方案

KE = ½ mv²

重新排列后，我们得到：

V² = 2 KE /m

V² = 2 x 2000 / 500 = 2.8 m/s

动能的例子/用途

1. 水电站：水电站利用流动的水发电。流动的水由于其运动而具有动能，当它撞击涡轮机时，涡轮机开始旋转。因此，我们可以说水的动能转化为机械能，因为涡轮机开始旋转以产生电力。
2. 风力涡轮机：风力涡轮机通过利用风的动能来工作。流动的风撞击叶片，叶片开始旋转，从而产生电力。在这里，风的动能转化为机械能。
3. 枪射出的子弹：从枪射出的子弹也具有巨大的动能。虽然其质量较小，但由于其高速，它可以穿透任何物体，因为动能也取决于速度。
4. 飞机或战斗机：飞行的飞机具有较大的质量和较高的速度，因此其动能非常高，因为质量和速度这两个因素都与动能成正比。
5. 行驶的车辆：所有行驶的车辆，如汽车、摩托车和自行车，都由于其速度而具有动能。唯一的区别是，由于质量较小，轻型车辆的动能小于汽车等大型车辆。
6. 行走和跑步：当我们跑步或行走时，我们处于运动状态，因此我们拥有一定量的动能。这也是我们跑步时感到温暖的原因。在这种情况下，化学能正在转化为动能。
7. 自行车：骑自行车时，我们必须蹬踏板才能使其移动。在这里，我们身体的势能转化为机械能，然后机械能进一步转化为运动自行车的动能。
8. 过山车：过山车车厢的势能转化为动能。在顶部，车厢的动能为零，势能最大；当它开始自由落体时，势能逐渐转化为动能，使其高速运动。
9. 板球：保龄球在手中时动能为零，因为它是静止的，没有移动。但是，当保龄球手将球投向击球手时，由于其质量和速度，它具有动能。击球手和守门员必须穿戴安全装备，以免受伤，因为球的动能通常非常高。
10. 滑板：一个玩滑板的男孩拥有动能。静止时动能为零，但是当他开始骑行时，动能就开始增加。
11. 瀑布：从山上落到地面的瀑布也具有动能。在这种情况下，瀑布的势能转化为动能。