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
選擇要求的未知量:動能、質量或速率。
輸入其他兩個已知數值,並選擇各自的單位。
以所選單位及 SI 等值單位讀取目標值,並參考動量資訊。
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。
相關下一步
繼續計算
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