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計算を入力してください

公式

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結果

運動エネルギー(KE)
125
joule
計算式 KE = ½ m v²

このツールでできること

このツールは、古典物理学の運動エネルギーの公式 \(KE = \frac{1}{2}mv^2\) を使い、運動エネルギー・質量・速度の3つのうち2つがわかっていれば、残りの1つを求められます。各入力欄には単位の選択メニューが付いているので、キロジュール、キロワット時、ポンド、時速キロメートルなど、好きな単位を自由に組み合わせて入力できます。内部ではすべての値をSI基本単位(ジュール、キログラム、メートル毎秒)に換算したうえで公式を適用し、答えをあなたが選んだ単位に戻して表示します。

使い方

まず「計算の種類を選択」のメニューから、何を求めたいかを選びます。KEを計算を選んだ場合は、質量と速度を入力します。質量を計算なら運動エネルギーと速度を、速度を計算なら運動エネルギーと質量を入力してください。各値の横で単位を選び、必要に応じて有効数字の桁数を指定(「自動」のままなら約6桁)すれば、結果が表示されます。

公式の解説

運動エネルギーとは、物体が運動していることによって持つエネルギーのことです。基本となる関係式は $$KE = \frac{1}{2}mv^2$$ です。これを変形すると、質量は $$m = \frac{2KE}{v^2}$$(\(v \neq 0\) が条件)、速度は $$v = \sqrt{\frac{2KE}{m}}$$(\(m > 0\) が条件)と求められます。速度は2乗されるため、その符号(プラス・マイナス)はエネルギーに影響しません。そのため速度を求める場合、このツールは0以上の大きさ(絶対値)を返します。

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速度の矢印が付いた運動する質量と、速度に対して上昇する運動エネルギーの曲線
運動エネルギーは質量と速度の2乗に依存します。

計算例

5 m/s で動いている 10 kg の物体の運動エネルギーは、$$KE = \frac{1}{2} \times 10 \times 5^2 = \frac{1}{2} \times 10 \times 25 = 125\ \text{J}$$ となります。逆に、KE = 125 J、m = 10 kg のとき、$$v = \sqrt{\frac{2 \times 125}{10}} = \sqrt{25} = 5\ \text{m/s}$$ で、これは時速 18 km にあたります。また KE = 125 J、v = 5 m/s のとき、$$m = \frac{2 \times 125}{25} = 10\ \text{kg}$$ となります。

運動エネルギーの式をKE、m、vについて解いた3つの変形形
同じ式を変形して運動エネルギー・質量・速度を求めた形。

よくある質問

質量を求めるとき、なぜ速度を0にできないのですか?質量の公式は \(v^2\) で割るためです。速度が0だとエネルギーも0となり、質量に関する情報を一切含まないため、結果は定義できません。

運動エネルギーがマイナスになることはありますか?ありません。KEは常に0以上の値です。そのため、マイナスのエネルギーから速度を求めることは物理的にあり得ず、計算は受け付けられません。

BTUとカロリーはどの定義を使っていますか?単位換算には平均BTU(\(1055.87\ \text{J}\))と平均カロリー(\(4.19002\ \text{J}\))を使用しています。

最終更新: