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Energy Mechanics

功能定理与功率计算工具

输入力、位移、角度、质量和速度,实时计算功W、功率P和动能变化ΔKE。F-x图表阴影面积直观显示做功量。支持恒力、弹簧力和可变力。

参数设置
力的类型
力的大小 F 500 N
位移 x 10.0 m
F 与 v 的夹角 θ 0.0 °
质量 m 10.0 kg
初速度 v₀ 0.0 m/s
预设
功 W [J]
功率 P [W]
ΔKE [J]
末速度 v_f [m/s]

F–x 图(面积 = 功)

动能 KE vs 位移

理论公式

$$W = \vec{F} \cdot \vec{d} = Fd\cos\theta$$ $$W_{net} = \Delta KE = \frac{1}{2}mv_f^2 - \frac{1}{2}mv_0^2$$ $$P = \frac{dW}{dt} = \vec{F} \cdot \vec{v} = Fv\cos\theta$$

弹簧:$W = \dfrac{1}{2}kx^2$  可变力:$W = \displaystyle\int_0^X F(x)\,dx$

CAE 应用: 碰撞仿真能量守恒验证(内能 + 动能 = 外力做功) / 有限元虚功原理(弹性应变能 = 外力做功) / 电机-传动系功率-转矩计算(P = Tω) / 落锤冲击试验初速推算(mgh = ½mv²)。