2021 力学的エネルギーとは何か、そしてそれをどのように分類できるかを説明します。また、例とポテンシャルおよび運動機械エネルギー。力学的エネルギー は、運動エネルギーと物体またはシステムの位置エネルギーの合計です。。運動エネルギーは、速度と質量に依存するため、物体が運動しているエネルギーです。一方、位置エネルギーは、弾性力や重力など、保守的な力と呼ばれる力の仕事に関連しています。これらの力は、物体の質量と コンテンツ 力学的エネルギーとは何ですか? 力学的エネルギーの種類 力学的エネルギーの例 運動エネルギーおよび潜在的な力学的エネルギー 力学的エネルギーとは何か、そしてそれをどのように分類できるかを説明します。また、例とポテンシャルおよび運動機械エネルギー。 力学的エネルギーとは何ですか?
【高校物理】 運動と力56 力学的エネルギー保存則 (16分) - YouTube
いくら物体に力を加えても物体が動かなければ仕事をしたことにはならないというのだ. これは私たちの日常の感覚と少し違うかも知れない. 私たちは物が動こうが動くまいが, 一生懸命力を加えたらそれだけで筋肉に疲れを感じる. そして大仕事をしたと感じることであろう. しかし, 力を加えられた側の物体にとっては・・・そしてその物体を動かす為に人を雇った側の人間にとっては・・・何にも変化していないのだ. これでは仕事をしなかったのと同じである. この「仕事」という概念はいかにも効率を重んじる文化圏らしい考えだと思う. 精神論に傾きがちな日本では「やる気があって実際に物体を押してみたのだから評価してやるべきだ」という考えに陥って, もし日本で独自に物理学が誕生したとしてもそれ以上先へ進めなかったのではないかと思ってしまう. この仕事という概念が, 物理をうまく説明できるように試行錯誤を経て徐々にこの形で定義されるようになったのか, それとも初めから文化的な背景を基にしてこのような形で現われたのか興味があるが, とにかく「仕事」という量はつじつまが合うようにうまく定義された量なのである. では「仕事」の定義が出来たので, 簡単な例を計算してみることにしよう. 質量 の物体を高さ にまで持ち上げる時の仕事を計算してみよう. 計算と言っても簡単である. 物体には重力がかかっており, その大きさは である. 持ち上げる時にはその重力に逆らって上向きの力を加えなくてはならない. の力で距離 だけ持ち上げたのだからそれをかけてやれば, 仕事の量は, となる. これが高校で習うところの位置エネルギーである. 次に, 速度 で運動する質量 の物体を止めるのに必要な仕事の量を計算してみよう. 計算が簡単になるように, 一定の力 をかけて止めることにする. 質量が の物体に力 をかけたら, そのときの加速度は である. すると, という関係から分かるように, 物体は 秒後に停止することになるであろう. 秒後には物体は だけ進んでいるから, 距離 と力 をかければ, 仕事の量が求められる. これが高校で学ぶ, 運動エネルギーの式である. 動いている物体は止まるまでに の仕事を他の物体にすることが出来るし, 高いところにある物体は, 落ちながら他の物体に対して の仕事をすることが出来る. エネルギーとは何か - EMANの力学. ここまで来るとエネルギーの説明もしやすい.
エネルギーというのは, 物体が仕事をする能力のことである. つまり「仕事」という言葉と「エネルギー」という言葉は実は同じものを表しているのであって, ただ言葉の使い方の違いだけである. 「仕事」の方を動詞的に使い, 「エネルギー」の方は名詞的に使う. 「エネルギーがある」という表現をするが, 「仕事がある」とは言わない. 「仕事をする」という表現はするが, 「エネルギーをする」とは言わない. しかし「エネルギーを与える」という言葉と「仕事をする」という言葉は同じ意味である. ちなみに「エネルギー」の語源は, ギリシア語の en(「中へ」の意を表す接頭語) + ergon(仕事)から来ている. エネルギーは保存する エネルギーという概念が大切なのは, それが保存する量だからである. しかしまだエネルギーの定義を説明しただけであり, なぜこの量が保存するのかという肝心な部分については何も説明していない. 学校でも状況は同じである. 中学や高校では, 実例をいくつか紹介して「確かに保存しています」と説明するだけであり, 大学では「自分で考えなさい」と教えられることになる. つまり, 教えられないということなのだが, 学生はそれまでに「エネルギーは保存するもの」と納得させられているので特に疑問にも思わないで進むことになる. 実はこの問題を考えると少々深い議論へと踏み込む必要があり, 少なくとも日本の教育では避けられているようである. 多くの人にとってこのような議論は無用なことなので仕方ないのかも知れないが, 少なくとも物理学の学生にとっては鵜呑みにすべき問題ではないと思う. だが私もこのサイトの記事を書き始めるまでは鵜呑みにしてきたので偉そうなことは言えない. 力学的エネルギーとは わかりやすく. エネルギーが保存する理由にはいくつかの側面があって, 場合分けして考える必要がありそうだ. ここで簡単に短く説明できそうもない. このページの説明も長くなってきたことであるし, とりあえず休憩して, これからのトピックの中で一つずつゆっくり考えてゆくことにしよう.
捕捉:保存力と非保存力 保存力とは一体なんでしょうか?保存力の定義はこちらです。 保存力の定義 保存力とは位置エネルギーを定義できる力のこと。 位置エネルギーを定義することができる力を保存力と呼びます。保存力とは逆に位置エネルギーを定義できない力を非保存力と呼びます。 保存力と非保存力については以下の記事に詳しく解説していますので、合わせて読んでみて下さい。 【合わせて読みたい】 保存力ってなに?わかりやすく解説してみた 非保存力が仕事をする場合 保存力が仕事をする場合のみ力学的エネルギー保存則が適用されますが、我々の世界では宇宙空間などでなければ常に物体は摩擦や空気抵抗(非保存力)の影響を受けます。 つまりよほど特別な環境でない限り、現実世界では力学的エネルギー保存則は適用されないのです。では、どのようにして考えれば良いのでしょうか?
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