今天　小數蛙跟狐狸貓相約去公園玩

一到了公園

小數蛙便迫不及待的跳上盪鞦韆

玩起了最愛的盪鞦韆

不一會兒就盪得很高

一旁看著的狐狸貓提醒小數蛙說：

小心一點啊

你盪得這麼高很危險

等等盪下來的速度可是很快的喔！

小數蛙接著說：

快才好玩啊！不用擔心我啦！

話才剛說完　悲劇就發生了

小數蛙一個沒有坐好

便「蹦！」的一聲摔在了地上

狐狸貓趕緊向前關心

小數蛙搖搖頭說：

沒事沒事！剛剛我只是在想事情

一不注意分心了

到底是想甚麼事這麼重要呢？

狐狸貓好奇的問

小數蛙說：就我突然想到

狐狸貓你上次跟我介紹了動能的概念

運動越快的物體擁有越多的動能

我感覺鞦韆在最高點速率最慢

而在最低點的時候速率最快

所以在向下的過程中

我的動能是不是變多了

為甚麼呢？

狐狸貓點點頭回答：

小數蛙你仔細想想

當鞦韆向下運動的過程中

是受到甚麼作用力的影響？

小數蛙靈光一現：啊！對了

還有重力這個看不見摸不著的力

沒錯！狐狸貓回答：

小數蛙　你還記得功吧！

當我們在平面上施力於物體

施力過程使物體水平速率越來越快

此過程中　其實就是在對這個物體作功

要讓物體速率加快需要能量

所以對物體施力作功

使物體動能增加

回想起作功的概念後

我們可以來思考一下玩盪鞦韆時

下降的過程發生了什麼事情

重力的方向

在整個盪鞦韆的過程中都是向下

下降過程中　鞦韆高度降低

使得垂直位移也向下

此時

位移和重力相同方向

所以重力做正功　動能增加

造成最低點時　速率最快

而上升的過程中

鞦韆高度上升　所以垂直位移是向上

重力的方向跟物體位移的方向相反

此時　重力作負功

使動能減少　速率越來越慢

在最高點時

瞬時速率為零　動能亦為零

接著　狐狸貓問道：

小數蛙那你還記得重力位能吧！

小數蛙想了想說：記得！

物體在越高的位置

具有越多的重力位能

越低的位置擁有較低的重力位能

小數蛙想了想之後　驚呼一聲：

哦～我知道了

是從重力位能變來的

對嗎？

狐狸貓滿意的點點頭：

沒錯

這些動能就是由重力位能所轉換來的

你可以把能量轉換想像成是金錢交易

能量就相當於是金錢

例如：

重力位能以及動能的轉換過程

就像是兩個不同的人之間的金錢流動

作功就是能量間的轉換過程

現在我們可以來瞭解整個盪鞦韆的過程能量

是怎麼轉換的了

在下降的過程中

可以想像能量會從重力位能傳遞給動能

而在上升的過程中

能量則是從物體動能傳遞給重力位能的

此外

在一些特殊的狀況下

例如在僅受到重力的狀況下

盪鞦韆（忽略其他外力）

整個盪鞦韆的過程

重力位能跟動能

不斷的傳遞互換

此時

物體的動能加上重力位能的總和

是固定的

物理學家將此

稱之為力學能守恆

小數蛙好奇的問：

那不遵守力學能守恆的狀況會如何呢？

好問題喔

狐狸貓稱讚完小數蛙後說：

其實除了動能以及位能之外

還有很多不同形式的能量

像是剛剛提到的熱能啊

還有電能、化學能、光能、核能等等的能量

這些不同形式的能量

其實都是可以互相轉換的喔！

狐狸貓接著說

以水力發電廠為例子

水力發電廠就是利用讓高處的水往下衝

高處水的位能轉換為動能

帶著動能的水推動發電機運轉

可將動能轉換成電能

藉由電塔傳輸到我們家中

供我們做很多不同形式的使用

但是所有的能量都遵循著能量守恆定律

換句話說

能量的總和始終保持不變

能量不會憑空出現也不會憑空消失

如果我們將所有轉換後的能量都收集起來

不遺漏任何能量

能量的總和跟轉換前是相同的

小數蛙點點頭說：

太好了　我懂了

那為了盪得更高

我不能讓摩擦力把我的能量偷走

轉換成熱能

小數蛙又跳上了盪鞦韆

開始盪了起來　然後開始喃喃自語：

我需要動能　更多更多的動能

幫盪鞦韆上一點潤滑油

減少摩擦力

就有更多能量可以變成動能

啊哈哈　更多能量啊哈哈

狐狸貓搖搖頭：

我看小數蛙是中二病末期了

沒救了

最後我們來整理一下今天的重點

不同能量形式之間

可以藉由作功來進行轉換

今天也認識了力學能

它代表動能與位能的加總

也知道

當物體所在的系統中

單純只受到重力或是彈力作功

而其他外力作功為零時

動能與位能的總和是不變的

最後

當有其他外力作功不為零時

力學能守恆就不會成立

但是所有能量的總和是不會改變的

我們稱之為能量守恆定律