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力学的エネルギー保存


解説

仕事と運動エネルギー
仕事はエネルギーの移動形態です.仕事の概念から運動エネルギーを導きます.物体は正の仕事をされると速度が増加し,運動エネルギーが増加します.物体の運動エネルギーが増加すれば,それだけその物体は外部に仕事をする能力が高くなります.この「仕事をする能力」が物体のエネルギーです.これを導入する「仕事−エネルギー定理」について学びます.
保存力と非保存力
その力のもとでの仕事が,物体にエネルギーとして蓄積される力を保存力と呼びます.保存力には重力,電気力,バネの力,表面張力などがあります.保存力に対してはポテンシャルエネルギーを定義できます.
仕事とポテンシャルエネルギー
物体が高い位置にあると,重力によって仕事をする能力がリザーブされています。弾性体が変形されると,弾性体の復元力により仕事をする能力がリザーブされます。こうして,物体に保存力の外力が作用しているとき,その物体は位置によって異なる仕事をする能力を持ちます。これがポテンシャルエネルギーの考え方です。
力学的エネルギー保存法則
物質はそれ自身エネルギーを持っている。それは質量と等価なもので静止エネルギーと呼ばれる。ここでは、静止エネルギー以外の、物体の運動や物体に働いている力に結びついたエネルギー「力学的エネルギー」を学びます。電気エネルギー・熱エネルギー・化学エネルギーなど様々なエネルギー形態の基本です。ぜひ慣れておきたい!
ポテンシャルと力
ポテンシャルエネルギー(位置エネルギー)。これぞ物体に及ぼされる力にもとづくエネルギーの定義だ。ポテンシャルエネルギーは力と直接結びついている。アプレット付き。
振動運動でのエネルギー保存
バネにつけたおもりの運動で、運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの変化、エネルギーの保存について学ぼう。アプレット付き。
キーワード(tips)
ポテンシャルエネルギーと仕事, ポテンシャルエネルギーと運動エネルギー
これ、やってみて!
物理のドリル集を開く
分野別に物理のドリルを作っています。お試しください。「ああそうか!」と思える部分もあれば、「そうかなあ?」と疑問が増えることがあるかもしれません!
ポテンシャルから運動が予測できる
ポテンシャルエネルギー(位置エネルギー)と力の関係。この問題を解いて知識確認してください。
振動とポテンシャル
標準的な演習です。自分でこの内容を展開できるようにしよう。
振動運動でのエネルギー保存
等速円運動と単調和振動運動とを結びつけ、振動運動のエネルギー保存則を確認する。これは基本的で、大切なストーリーです。振動運動は等速円運動の射影として捉えられる、このおかげで交流回路の複雑な計算も可能になるのです。