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日常規劃計算機

動能計算機 — 求解能量、質量或速率 + 單位換算

由任意兩個已知值求解古典平移動能、質量或速率。換算質量、速率與能量單位,並查看速率平方的敏感度。

即時計算顯示計算過程

可編輯的即時計算機

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沒有隱藏假設。輸入值、單位與計算過程都會顯示,方便您逐步核對。

計算結果

5,760 J

動能:5,760 J = 5.76 kJ = 1.6 Wh

質量:80 kg

速度:12 m/s = 43.2 km/h

此狀態下的動量:960 kg·m/s

速度占光速 c 的比例:0.000004%

相同質量下的速度敏感度

速度倍率速度 (m/s)動能 (J)能量與電流關係
0.5×61,4400.25×
1×125,7601×
2×2423,0404×
顯示計算過程
  1. 1. 正規化:m = 80 kg;v = 12 m/s。
  2. 2. K = ½mv² = 0.5 × 80 × 12² = 5,760 J。

僅計入古典平移動能;轉動與振動能量需要額外的模型項。

更多操作

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計算過程,無隱藏假設

古典平移動能為 K = ½mv²。速率項為平方,因此在質量固定時,速率加倍會使動能變為四倍。MAXScanner 可求解 K、m 或速率,將混合單位統一為 kg–m/s–焦耳,並在高速情況下標示應改用相對論模型的時機。

如何使用此計算器

1

選擇要求的未知量:動能、質量或速率。

2

輸入其他兩個已知數值,並選擇各自的單位。

3

以所選單位及 SI 等值單位讀取目標值,並參考動量資訊。

4

使用速率敏感度表驗證 v² 關係;若速率極高,請查看相對論警告。

常見使用情境

  • •平移運動的物理作業與實驗檢核
  • •比較在質量固定時,速率變化如何主導能量
  • •已知指定的古典動能,反算所需速率
  • •在不改變物理狀態下換算焦耳、千焦、瓦時與英尺·磅力

計算範例——80 公斤、12 m/s

K = ½ × 80 × 12² = 5760 J = 5.76 kJ。質量相同時,6 m/s 的動能只有此值的四分之一,24 m/s 則為四倍。

結果未假設的條件

  • •K = ½mv² 為古典的非相對論公式。當速率已達光速的顯著比例時,應改用相對論動能。
  • •此公式僅適用於平移動能。轉動或振動動能需要額外的慣量或頻率資訊。
  • •此公式中速率為量值;反轉速度方向不會使動能變為負值。

常見問題

動能可以是負值嗎?+

對於質量為正的古典平移動能公式 K = ½mv²,不會。速率取平方,使 K 不為負。

為什麼速率加倍會使動能變為四倍?+

速度以 v² 的形式出現。質量固定時,以 2v 取代 v 會使 ½mv² 變為四倍。

這個計算機可以求速率或質量嗎?+

可以。它會將同一公式重新整理為 m = 2K/v² 與 v = √(2K/m),並在運算前統一單位。

何時應停止使用古典公式?+

當速率占光速的比例不可忽略時,相對論效應會增大。MAXScanner 會將超過光速 1% 的速率標示出來,作為精密計算時改用相對論模型的保守提示。

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