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输入计算

数学公式

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结果

动能(KE)
125
joule
公式 KE = ½ m v²

这个计算器能做什么

本工具用于求解经典动能公式 \(KE = \frac{1}{2}mv^{2}\)。只要你已知其中两个量,它就能帮你算出第三个量——动能、质量或速度。每个输入框都配有单位下拉菜单,因此你可以自由组合千焦、千瓦时、磅、公里每小时等不同单位。计算器会先把所有数值统一换算成国际单位制基本单位(焦耳、千克、米每秒),套用公式后再把结果换算回你所选的单位。

使用方法

首先在“选择计算类型”下拉菜单中确定你要求什么。如果选择 计算动能,请输入质量和速度;选择 计算质量,请输入动能和速度;选择 计算速度,请输入动能和质量。在每个数值旁选好对应单位,并可指定结果保留的有效数字位数(也可保持“自动”,约保留 6 位),即可读取结果。

公式详解

动能是物体由于运动而具有的能量,基本关系式为 $$KE = \frac{1}{2}mv^{2}$$移项变形后可得:$$m = \frac{2\,KE}{v^{2}}$$(要求 \(v \ne 0\)),以及 $$v = \sqrt{\frac{2\,KE}{m}}$$(要求 \(m > 0\))。由于速度是平方项,其正负号不影响能量大小;因此在求速度时,计算器只给出非负的数值大小。

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带速度箭头的运动质量以及动能随速度上升的曲线
动能取决于质量和速度的平方。

实例演算

一个质量为 10 kg、以 5 m/s 运动的物体,其动能为 $$KE = \frac{1}{2} \times 10 \times 5^{2} = \frac{1}{2} \times 10 \times 25 = \textbf{125 J}$$反过来验证:已知 \(KE = 125\,\text{J}\)、\(m = 10\,\text{kg}\),则 \(v = \sqrt{\frac{2 \times 125}{10}} = \sqrt{25} = 5\,\text{m/s}\),相当于 18 km/h;已知 \(KE = 125\,\text{J}\)、\(v = 5\,\text{m/s}\),则 \(m = \frac{2 \times 125}{25} = 10\,\text{kg}\)。

动能方程的三种变形形式,分别求解动能、m 和 v
同一方程经过变形,可分别求解动能、质量或速度。

常见问题

求质量时为什么速度不能为零? 质量公式需要除以 \(v^{2}\);当速度为零时能量也为零,无法提供任何关于质量的信息,因此结果无定义。

动能可以是负值吗? 不可以。动能恒为零或正值,所以用负能量去求速度在物理上没有意义,会被系统拒绝。

使用的是哪种 BTU 和卡路里? 单位换算采用平均 BTU(\(1055.87\,\text{J}\))和平均卡(\(4.19002\,\text{J}\))。

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