力学的エネルギー保存の法則について

太陽の周りを回る惑星、単振り子、バネの振動などは、繰り返し振動する運動です。

そして運動中に摩擦力や抵抗力などが働かない場合は、永遠に運動が続きます。

さらに物体を持つエネルギーは減少する事がなく、常に保たれ続ける状態です。

つまり、物体のエネルギーが保存されている状態です。

摩擦のない滑らかな面や空気抵抗がない投射の運動などの運動は、保存されます。

力学的エネルギー保存の法則について

力学的エネルギー保存の法則は、物体が持つ力学的エネルギーが

運動の過程で一定に保たれる事です。

つまり、運動している間はどのような場所においても

物体が持つ力学的エネルギーが常に等しい値で保存されています。

しかし、物体が運動している時に非保存力（摩擦力や抵抗力などです）を

受けて仕事をすると成立しません。

 

投げられた物体は下向きの重力が働きます。

上昇するに従って徐々に速さが小さくなっていきます。

そして、やがて速さ0の状態になってしまいます。

上昇すると、運動エネルギーが小さくなっていきます（後に0になります）。

投げられた物体は最高点に到達すると、上昇から下降に転じて落下していきます。

つまり、最高点で速度が0になっても、物体はまだ動く為の重力の位置エネルギーがあります。

運動エネルギーと位置エネルギーの両方が重要です。

さらに物体は、運動に関わる全体エネルギーとして

運動エネルギーと位置エネルギーを考慮する必要があります。

 

●上昇〜最高点は、運動エネルギーが小さく、位置エネルギーが大きいです。

●最高点〜下降は、運動エネルギが大きく、位置エネルギーが小さいです。

力学的エネルギーについて

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です。

公式は、K＋U＝Eです。

運動エネルギーはK、位置エネルギーはU、力学的エネルギーはEです。

 

エネルギーの和に変換すると、常に一定の値が保たれます。

つまり、力学的エネルギーは摩擦力や抵抗力などの仕事がない限り、値が常に一定に保ちます。