運動エネルギーは、運動中の質量のエネルギーです。物体の運動エネルギーは、その運動のために持つエネルギーです。

光速のごく一部で動く巨視的な物体を表すニュートン（古典）力学では、運動している巨大な物体の運動エネルギー（E）は次のようになります。質量の半分（m）に速度の2乗（v）を掛けたものとして計算されます：E =½mv2。エネルギーはスカラー量であることに注意してください。つまり、方向に依存せず、常に正です。質量を2倍にすると、エネルギーも2倍になります。ただし、速度を2倍にすると、エネルギーは4倍に増加します。

仕事に取り掛かる

おそらく、運動エネルギーの最も重要な特性は、仕事をする能力です。仕事は、運動方向に物体に作用する力として定義されます。仕事とエネルギーは非常に密接に関連しているため、交換可能です。運動のエネルギーは通常E =½mv2として表されますが、仕事（W）は力（F）×距離（d）として考えられることがよくあります：W = Fd。巨大な物体の運動エネルギーを変えたいのなら、それに取り組む必要があります。

たとえば、重い物体を持ち上げるには、重力による力に打ち勝ち、物体を上に動かす作業を行う必要があります。物体が2倍重い場合、同じ距離を持ち上げるのに2倍の作業が必要です。また、同じオブジェクトを2倍遠くまで持ち上げるには、2倍の作業が必要です。同様に、重い物体を床の上で滑らせるには、物体と床の間の摩擦力を克服する必要があります。必要な作業は、オブジェクトの重量と移動距離に比例します。 （廊下を背負ってピアノを持っている場合、実際には実際の作業を行っていないことに注意してください。）

位置エネルギー

運動エネルギーを蓄えることができます。たとえば、おもりを持ち上げて棚に置いたり、バネを圧縮したりするのは手間がかかります。では、エネルギーはどうなりますか？私たちは、エネルギーが保存されていることを知っています。つまり、エネルギーを作成したり破壊したりすることはできません。ある形式から別の形式にのみ変換できます。これらの2つのケースでは、運動エネルギーは位置エネルギーに変換されます。これは、実際には仕事をしていないときに、仕事をする可能性があるためです。棚から物体を落としたり、ばねを解放したりすると、その位置エネルギーは運動エネルギーに変換されます。

運動エネルギーは、衝突時にある物体から別の物体に伝達されることもあります。これは、弾性または非弾性の場合があります。弾性衝突の一例は、あるビリヤードボールが別のボールに当たることです。ボールとテーブルの間の摩擦、またはキューボールに与えられたスピンを無視すると、理想的には、衝突後の2つのボールの合計運動エネルギーは、衝突前のキューボールの運動エネルギーに等しくなります。

非弾性衝突の例としては、移動中の電車の車が同様の静止した車にぶつかり、それに結合する場合があります。総エネルギーは同じままですが、新しいシステムの質量は2倍になります。その結果、2台の車が同じ方向に低速で進み、mv22 =½mv12となります。ここで、mは1台の車の質量、v1は最初の車の速度、v2はその後の結合された車の速度です。衝突。 mで割り、両側の平方根を取ると、v2 =√2/ 2∙v1が得られます。 （v2≠½v1であることに注意してください。）

さらに、運動エネルギーは他の形式のエネルギーに変換でき、その逆も可能です。たとえば、運動エネルギーは、発電機によって電気エネルギーに変換したり、自動車のブレーキによって熱エネルギーに変換したりできます。逆に、電気エネルギーは電気モーターによって運動エネルギーに変換され、熱エネルギーは蒸気タービンによって運動エネルギーに変換され、化学エネルギーは内部燃焼エンジンによって運動エネルギーに変換されます。

Jim Lucasは、物理学、天文学、工学を専門とするフリーランスのライター兼エディターです。彼はルーカステクノロジーズのゼネラルマネージャーです。