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과학

운동 에너지

운동 에너지과학
영문명
Kinetic energy
통상 기호
K 또는 Ek
단위
줄
주의점
기준 좌표계에 따라 값이 달라짐
운동 에너지는 물체의 운동 상태와 관련된 에너지다. 속력이 빛의 속력보다 충분히 작은 질점에서는 질량과 속력의 제곱의 곱에 절반을 곱한 값으로 나타낸다.

속력이 두 배라면

고전역학에서 같은 질량의 물체가 두 배의 속력으로 움직이면 운동 에너지는 네 배가 된다. 질량이 두 배가 되고 속력은 같다면 운동 에너지는 두 배다. 속력과 질량이 에너지에 미치는 영향이 서로 다르다.

방향과 기준 좌표계

운동 에너지는 스칼라량이다. 같은 질량과 속력이라면 서로 반대 방향으로 움직여도 운동 에너지의 값은 같다. 방향을 가진 운동량과 구분되는 점이다.

달리는 차량 안에서 정지한 물체도 도로를 기준으로 보면 움직인다. 따라서 운동 에너지를 비교할 때는 같은 기준 좌표계를 사용해야 한다. 물체에 붙어 있는 고정된 양처럼 다루면 안 된다.

일과 에너지의 변화

질점에 작용한 합력이 한 일은 운동 에너지의 변화와 연결된다. 힘이 이동 방향을 거스르면 운동 에너지가 줄 수 있다. 힘이 존재한다는 사실만으로 운동 에너지가 반드시 증가하는 것은 아니다.

회전과 상대론적 운동

물체가 회전하면 구성 부분들이 움직이므로 회전에 의한 운동 에너지도 고려해야 한다. 질량 중심의 이동과 회전을 나누어 계산하는 경우가 많다. 빛의 속력에 가까운 운동에는 단순한 고전식 대신 상대성이론에 맞는 표현이 필요하다.

관련 문서

에너지 / 운동량 / 위치 에너지 / 속도