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🧮 動能 of a pendulum 計算機

專業免費的 動能 of a pendulum 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
0.6571 焦耳(J)
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

這個計算器的功能

本工具可計算單擺擺動過程中的動能。當單擺從角度 θ_0 由靜止釋放後,會在往弧線底部下落的過程中,將重力位能逐漸轉換為動能。在任何中間角度 θ,其動能恰好等於釋放後所損失的位能。

公式說明

擺錘相對於釋放位置的高度變化為 L · (\cos θ - \cos θ_0),其中 L 是從支點到擺錘的擺長。將其乘以質量 m 與重力加速度 g,即可得到釋放出的能量:

KE = m · g · L ≤ft( \cosθ - \cosθ_0 \right)

在釋放角度(θ = θ_0)時動能為零;到達最低點(θ = 0)時動能達到最大值。本計算器同時會透過 v = √(2 · KE / m) 算出擺錘的速度,以及相對於釋放位置所下降的垂直高度。

使用方法

輸入擺錘質量(公斤)、擺長(公尺)、釋放角度 θ_0 與當前角度 θ(以度為單位),以及重力加速度(預設 9.81 m/s²)。請確認 θ 小於 θ_0——若沒有額外能量,擺錘無法上升到超過起始位置的高度。

範例試算

一個 0.5 公斤的擺錘繫在 1 公尺長的繩上,從 30° 釋放並擺到最低點(θ = 0)。其動能為

0.5 × 9.81 × 1 × (\cos 0° - \cos 30°) = 0.5 × 9.81 × (1 - 0.8660) = 0.6573 焦耳
對應的速度為 √(2 × 0.6573 / 0.5) ≈ 1.62 m/s。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

為什麼 \(θ\) 必須小於 \(θ_0\)?
因為單擺是從 \(θ_0\) 由靜止開始擺動,只能往較小的角度方向擺動並獲得動能。若 \(θ > θ_0\),公式會算出負值,我們會將其歸零處理。
這個公式只適用於小角度擺動嗎?
不是。這個能量公式源自能量守恆定律,而非小角度近似,因此對任何擺動振幅都精確成立。
使用哪些單位?
採用國際單位制(SI):公斤、公尺、m/s²,能量以焦耳表示,速度以公尺每秒表示。