答:动能公式有相对论动能公式和牛顿力学动能公式,其中后者是前者在宏观低速下的近似。牛顿力学给出的动能公式的Ek=½mv²,爱因斯坦则给出了另一种动能表达式Ek=mc²-m0c²。在相对论力学中,动能公式有着更深层的含义,物体的动能可以表示成“物体因运动增加的相对论质量",大小可以由质能方程给出:虽然在牛顿力学和相对论力学中,动能公式的形式不一样,两者是统一与和谐的,在物体运动速度远小于光速时,相对论动能公式,即可退化为牛顿力学动能公式。
动能公式是如何得到的?
答:动能公式有相对论动能公式和牛顿力学动能公式,其中后者是前者在宏观低速下的近似。牛顿力学的动能公式,主要根据牛顿第二定律(f=ma)推导出来,推导过程如下:其中力对位移的积分,是力对物体做功的定义,最后即可得到牛顿力学的动能公式。该公式的含义是,一个60千克的人,以7m/s的速度奔跑的话,他的动能大小为:Ek=mv^2/2=60*7^2/2=1470焦耳。
但是在相对论力学中,动能公式有着更深层的含义,物体的动能可以表示成“物体因运动增加的相对论质量",大小可以由质能方程给出:虽然在牛顿力学和相对论力学中,动能公式的形式不一样,但是两者是统一与和谐的,在物体运动速度远小于光速时,相对论动能公式,即可退化为牛顿力学动能公式。如果要说本质的话,相对论动能公式,才是对物体动能大小的精确描述,而牛顿力学只是近似公式而已。
动能是什么?最初为什么会引入“动能”的概念?
动能,就是物体由于运动而具有的能。这是物理学中一个很重要的基本概念。为什么要引入“动能”的概念呢?我认为最重要的原因是为了更好的描述物体的运动状态。也就是这说这个概念的出现是物理学发展到一定程度的必然结果。比如在古代我们人类描述自己的词汇相对简单,大部分都是评论一个人的外貌、气度和是否聪慧的词语,并且里面的细分种类很少。
但是到了现代社会,我们除了原来的词汇还增加了更多的细分的描述类用语,比如“智商”和“情商”等等。难道古人并没有智商的差别吗?并不是,只是现代人发展出了更定量的描述方法罢了。这种需求对于物理学来说也是一样的。当一个不同质量的物体在以不同的速率运动的时候,怎么来描述物体本身的状态呢,怎么来比较这些不同物体不同运动状态间的能量大小呢?如果不能对这些进行精准的定量描述,我们是没法判断运动物体间相互作用带来的影响的。
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