力学的エネルギー保存の法則
力学的エネルギー保存の法則
質点が保存力を受けて運動している場合、その質点の運動エネルギーと位置エネルギーの和は常に一定である。
これを力学的エネルギー保存の法則という。
落下運動を例にするとイメージしやすい。
物体は重力により落下する。重力は保存力である。
物体を高い位置から落とした瞬間は、落下速度はゼロなので、運動エネルギーはゼロである。
つまり、最も高い位置(位置エネルギーが最大の場所)では、運動エネルギーがゼロなのである。
落下にともない、落下速度が上昇にする(運動エネルギーが増加する)が、物体の高度が低下する(位置エネルギーが減少する)
着地直前の落下速度が最大であり、高度はゼロでなる。
つまり運動エネルギーが最大で、位置エネルギーがゼロとなるのである。
摩擦力は保存力ではない。
摩擦力を受けた物体が運動しても力学的エネルギーは保存されない。
ただし、摩擦により生じた熱や、発生した音まで包括した場合、エネルギーは保存されている。
保存力以外の力による仕事も考慮しても、エネルギーは保存されているのだ。
(力学的エネルギーは保存されないが)これをエネルギー保存の法則(力学的がつかない)という。
力学的エネルギー保存の法則は、エネルギー保存の法則の一部なのである。
詳細は「仕事とエネルギー」を参照。
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2005/06/02