动能

物体因运动而具有的能量
1
2
动能(Kinetic energy),动能是由物体自身的质量和速率所决定的做功能力。动能是物体由于运动而具有的能量。动能可以属某个物体所有,也可以属某个系统所有。[1][3]
1604年,意大利物理学家伽利略提出了落体定律,正确指出落体运动的规律并将抛体运动分解为水平匀速运动和落体运动。[11][12]17世纪中期,笛卡儿牛顿提出了“动量”的概念,动量作为物体运动状态的唯一量度被广泛接受。但德国数学家莱布尼兹认为力的量度必须以其所产生的效果为准,将物体的重量与上升的高度的乘积作为运动的力的量度,从而提出了“活力”的新物理量
及“活力”守恒原理。1829年,法国科学家科里奥利通过积分运算修正了“活力”的表达式,将其形式修正为
,但仍使用了活力这个词。19世纪中叶之后,恩格斯指出,在不发生机械运动“消失”而转化为其他形式运动的情况下,运动的传递和变化可以用动量
来度量。但在发生了机械运动“消失”而产生其他形式能量的情况下,包括机械能和其他形式能量相互转化的过程中,应该使用
来度量。在这种情况下,“
表示已经消失的机械运动的量度”。因此,恩格斯得出结论:“
是以机械运动来量度的机械运动;
是以机械运动转化为一定量的其它形式的运动的能力来量度的机械运动。”[8]
在实际中,各种形式的能量能够互相转化。如,海洋潮汐中具有的动能、势能可互相转化利用,使潮汐能成为一种可再生能源,从而促进生产生活的发展。[13][14]在军事领域方面,动能武器的发展是一次重大军事技术革命,提高了精确打击能力和战争胜负的解决速度。电力工业中,主流风力发电机双馈风机的频率控制策略就包括转子动能控制。[4][5]其它常见应用领域还有交通运输以及医学治疗等。如,城市轨道交通在设计时,将车站设在纵断面的凸形坡段上,可以利用动能和势能转化减少能量消耗,以此节能。治疗呼吸系统疾病的医学器材雾化吸入器也可以利用动能将药物变成细小的颗粒状或雾状,通过呼吸运动吸入患者肺内,经气道黏膜吸收而达到治疗目的。[6][7]

定义

考察一质量为
、速度大小为
的物体,它受到一个与其运动方向相反且恒定不变的阻力
的作用,物体将克服阻力做匀减速直线运动,其加速度为
,物体从以速率运动
到停下来,质点克服阻力所运动的路程为
.[3]