動能

概念定義

動能（kinetic energy，KE）係物體因為郁動而具有嘅能量，屬於機械能同能量嘅一種形式。動能同位能相加，就構成物體嘅機械能。動能係標量，只有大小而冇方向；物體嘅運動狀態改變，動能亦會隨之改變。

喺經典力學入面，平動物體嘅動能可以寫成 Ek＝½mv²，當中 m 代表物體質量，v 代表物體相對指定參考系嘅速度。動能嘅國際單位係焦耳（J）。由公式可見，質量相同時，動能同速度嘅平方成正比；速度增加一倍，按公式計算嘅動能會變成原來四倍。速度相同時，動能就同質量成正比。

力透過一段位移作用於物體，就會對物體作功。恆力所作嘅功可表示為 W＝F·Δr，即係力同位移嘅向量點積；如果力會隨位置改變，就可以沿物體嘅運動軌跡用積分計算。力令物體加速或減速時，物體速度改變，動能亦相應增加或減少。

由直線運動關係 v²＝v₀²＋2a(r－r₀)，配合 W＝ma·Δr，可以得到 W＝½mv²－½mv₀²。呢個關係表示，外力對物體所作嘅功等於物體動能嘅變化量，亦稱為動能定理。外力作正功時，末動能高過初動能；外力作負功時，末動能低過初動能。物體減少咗嘅動能亦可以轉化成其他能量形式。

平動動能由質量同速度兩個量構成，其中速度以平方形式影響結果。對具有轉動運動嘅物體，計算需要引入轉動慣量；剛體作平面運動時，總動能可以分解為質心平動動能，同繞質心轉動嘅動能。當物體運動速度接近光速，經典公式唔再足以描述其動能，需要採用狹義相對論修正。

動能數值亦取決於所選參考系。同一件移動中嘅物體，相對不同觀察者可以有不同速度，因此計算所得嘅動能亦可以唔同。分析車輛運動時，通常要先確定速度所依據嘅參考系，再套用相應模型。

車輛行駛時，車身同相關運動部件都帶有動能。由於車輛動能同速度平方成正比，速度變化對動能嘅影響大過相同比例嘅質量變化。制動過程需要令車輛動能下降；傳統摩擦制動會透過摩擦力作負功，而再生制動系統就可以將部分車輛動能轉化成電能回收利用。

飛輪儲能利用旋轉物體保存旋轉動能，並喺需要時進行能量轉換。動能亦應用於高速彈頭、電磁炮同反導彈攔截彈等動能武器，其作用基礎係高速運動物體所攜帶嘅能量。呢啲應用雖然形式不同，但都以物體運動、外力作功同能量轉化之間嘅關係為核心。