动能是物体因运动而拥有的能量。势能是物体凭借其位置或状态所拥有的能量。一个物体的动能是相对于它所处环境中其他物体的状态的，而势能则完全独立于它所处的环境。因此，当同一环境中的其他物体也在运动时，物体的加速度在一个物体的运动中并不明显。例如，从站着的人身边飞过的子弹拥有动能，但相对于一列并排行驶的火车来说，子弹没有动能。

对比图

动能和势能的相互转换

能量守恒定律指出，能量不能被破坏，只能从一种形式转化为另一种形式。举一个单摆的典型例子。当摆锤摆动时，悬浮物体移动得更高，由于其位置，势能增加，并在顶部达到最大值。当钟摆开始向下摆动时，储存的势能转化为动能。

当弹簧被拉伸到一边时，它会向另一边施加一个力，这样它就可以回到原来的状态。这种力被称为恢复力，它的作用是将物体和系统带到它们的低能级位置。拉伸弹簧所需的力作为势能储存在金属中。当弹簧释放时，储存的势能通过恢复力转化为动能。

当任何物体被提升时，地球的引力（以及在这种情况下的恢复力）会将其拉回地面。由于物体的位置，提升物体所需的能量被储存为势能。当质量下降时，储存的势能转化为动能。

词源学

“动能”一词源于希腊语“kinisis”，意思是“运动”。今天理解和使用的术语“动能”和“功”起源于19世纪。特别是“动能”被认为是由威廉汤姆森（开尔文勋爵）在1850年左右创造的。

“势能”一词是由威廉·兰金（William Rankine）创造的，他是苏格兰物理学家和工程师，对包括热力学在内的各种科学都有贡献。

动能和势能的类型

根据物体的类型，动能可分为两类：

• 平动动能
• 转动动能

非旋转刚体有直线运动。因此，平动动能是物体在直线上运动所具有的动能。物体的动能与其动量有关（质量和速度的乘积，p=mv，其中m是质量，v是速度）。动能通过关系式e=p^2/2m与动量相关，因此平动动能的计算公式为asE=½ 沿质心转动的刚体具有转动动能。转动物体的转动动能是由其不同运动部件的总动能计算出来的，静止物体也有动能。其中的原子和分子在不断地运动。这种物体的动能是其温度的量度。

势能根据适用的恢复力进行分类。

• 重力势能–物体与重力相关的势能。例如，当一本书放在桌子上时，把书从地板上抬起来所需的能量和书由于在桌子上的高位置而拥有的能量就是重力势能。这里重力是恢复力。
• 弹性势能–像弓和弹射器这样的弹性体在一个方向上拉伸和变形时所拥有的能量是弹性势能。恢复力是反方向作用的弹性。
• 化学势能–与原子和分子在结构中的排列有关的能量是化学势能。一种物质由于参与化学反应而发生化学变化的势能而具有的化学能是该物质的化学势能。例如，当使用燃料时，储存在燃料中的化学能被转换成热能。
• 电势能–物体因电荷而拥有的能量是电势能。有两种类型-静电势能和电动势能或磁势能。
• 核势能–原子核内粒子（中子、质子）所拥有的势能是核势能。例如，太阳中的氢聚变将储存在太阳物质中的势能转化为光能。

应用

• 游乐园里的过山车是从动能转化为重力势能开始的。
• 引力势能使行星保持在围绕太阳的轨道上。
• 弹丸是由投石机利用重力势能投掷的。
• 在航天器中，化学能用于起飞，然后动能增加到轨道速度。在轨道上获得的动能保持不变。
• 在台球比赛中给球提供的动能通过碰撞传递给其他球。

参考文献

• 维基百科：动能
• 维基百科：势能