例:m=2 kg、v=3 m/s のとき → K = ½ × 2 × 3² = 9 J。
速さは光速に比べて十分小さい場合の古典力学の式です。km/h への換算は ×3.6 です。
運動エネルギーは、動いている物体が持つエネルギーのことです。このツールでは物体の質量と速さを入力するだけで、運動エネルギーが何ジュール(J)になるかをすぐに計算できます。車の衝突や落下、スポーツの打球など「速さと重さでどれだけの力を持つか」を数値で確かめたいときに使えます。
運動エネルギー E は、質量を m(kg)、速さを v(m/s)として次の式で求めます。
E = 1/2 × m × v²(単位はジュール J)
ポイントは、速さ v が「2乗」で効くことです。質量が2倍になればエネルギーも2倍ですが、速さが2倍になるとエネルギーは4倍、3倍になると9倍にもなります。たとえば質量2kg・速さ10m/sの物体なら、E=1/2×2×10²=1/2×2×100=100J です。この物体の速さだけを20m/sに上げると、E=1/2×2×400=400J となり、速さ2倍でエネルギーが4倍になることが確認できます。
初期値の周辺で、速さ v(縦)と質量 m(横)の2つを変えたときに運動エネルギー Kがどう動くかを並べたものです。数値はこのページの計算式で実際に算出しています。
| 速さ v(m/s) \ 質量 m(kg) | 1kg | 2kg | 3kg | 4kg |
|---|---|---|---|---|
| 1.5m/s | 1.125 J | 2.25 J | 3.375 J | 4.5 J |
| 2.3m/s | 2.645 J | 5.29 J | 7.935 J | 10.58 J |
| 3m/s | 4.5 J | 9 J | 13.5 J | 18 J |
| 4.5m/s | 10.125 J | 20.25 J | 30.375 J | 40.5 J |
| 6m/s | 18 J | 36 J | 54 J | 72 J |
値は本ページの計算式で算出した目安です。実際の条件によって変わりますので、細かい条件は上の計算機に自分の数字を入れて確かめてください。
Q. 運動エネルギーの単位は何ですか?
A. SI単位ではジュール(J)です。質量をkg、速さをm/sで入力すると結果は自動的にJになります。1Jは約0.24カロリーに相当します。
Q. 速さがマイナス(逆向き)でも計算できますか?
A. できます。式に v² が含まれるため、速さの向き(符号)は関係なく、大きさだけで決まります。運動エネルギーは常に0以上の値になります。
Q. 運動エネルギーと位置エネルギーは何が違いますか?
A. 運動エネルギーは「動いていること」によるエネルギー、位置エネルギーは「高い位置にあること」によるエネルギーです。摩擦などがなければ両者の合計(力学的エネルギー)は保存されます。