保存力と非保存力について

物体が持つ力学的エネルギーは、色んな状況で保存する訳ではありません。

保存しない条件は、摩擦力や抵抗力などの力が働いている時です。

ちなみに力学的エネルギーは、運動エネルギーと位置エネルギーの和の事です。

運動エネルギーは、物体の運動に関するエネルギーです。

つまり、物体の速度を変化させる際に必要な仕事です。

位置エネルギーは、物体が位置にある事に関するエネルギーです。

つまり、物体が移動するとエネルギーが発生します。

保存力について

保存力は、物体の力学的エネルギーが保存されている力です。

物体にによる力仕事が途中の経路に関係なく始点と終点の位置だけで決まる力です。

具体例は、重力、弾性力、万有引力などです。

 

物体が上昇中に重力は、移動方向と逆向きの下向きに働きます。

物体に負の仕事をするので運動エネルギーは減少して、やがて速度が0になります。

速度が0になる瞬間は、物体が最高点を到達時です。

そして物体は、すぐに落下していきます。

速度が0になって、運動エネルギーがなくなっていきます。

しかし、物体は別のエネルギー（重力です）によって

位置エネルギーが蓄えられているので徐々に落ちていきます。

 

重力が負の仕事をして、物体の力学的エネルギーが保存されています。

ちなみに経路によって、仕事が決まらないです。

経路によって仕事が異なるからです（物体が異なる位置エネルギーが発生するからです）。

非保存力について

非保存力は、物体の力学的エネルギーを変化させる力です。

しかし、力学的エネルギーが保存される場合があります。

働く力と移動方向が垂直の時は、仕事（Wです）は0です。

つまり、張力は仕事をしません。

物体に非保存力が働いていても仕事をしない場合は、力学的エネルギーは保存されます。

具体例は、摩擦力、抵抗力、張力などです。

 

摩擦がある水平面上に物体を初速度で滑らせます。

摩擦力が移動方向と逆向きに働いて、物体に負の仕事をします。

運動エネルギーが減少して、やがて速度が0になります。

しかし、物体が静止を続けて動き出す事がないです。

床との摩擦力によって発生する熱に変わって周囲に発散します。

つまり、物体にエネルギーが蓄えられていないです。

 

摩擦力による負の仕事は、物体が持つ力学的エネルギーは保存されずに減少していきます。

ちなみに経路によって、仕事が決まります。

仕事をする場合は、力学的エネルギーが増加する場合もあります。