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系全体のポテンシャルエネルギとは
最小ポテンシャルエネルギの原理について学んでおりますが， "系全体のポテンシャルエネルギ"という言葉がわかりません． テキストには，天井から吊り下げられた，錘をつけたバネを例にとり，系全体のポテンシャルエネルギを次のように解説しています． 系全体のポテンシャルエネルギをΠとすると， Π=1/2ku^2-mgu (uはバネの伸び) となる． 系全体のポテンシャルエネルギとはなんのことなのでしょうか？ 私には， Π=1/2ku^2 にしか思えないのです． よろしくお願い致します．
- achachachacha
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系全体のエネルギーとはａ．位置エネルギー、ｂ．速度エネルギー、ｃ．弾性エネルギー、ｄ．熱エネルギーの合計です。他にも電気的エネルギーもありますが。 その中でポテンシャルエネルギーとは熱を無視すると「ある位置において蓄えられるエネルギー」なので、 位置エネルギー＋弾性エネルギーとなります。 また、位置エネルギーは相対値ですので、どこにゼロ点を持ってくるかによって決まります。 ＜ＣＡＳＥ１天井からバネの自由長の位置をゼロとした場合＞ (1)手で支えてゼロ点にあるときは位置エネルギーは０、弾性エネルギーも０となります。 (2)手を離すと錘はUだけ下がります。位置エネルギーは－mguと失われます。弾性エネルギーは1/2ku^2だけ蓄えられます。 図はないけれど感覚的には分かったでしょうか。 ＜ＣＡＳＥ２地上から上記のゼロ点を基準とした場合＞ (1)位置エネルギーはmgH、弾性エネルギーは０． (2)手を離すと位置エネルギーはmgH-mgu、弾性エネルギーは1/2ku^2。 ＣＡＳＥ１の(2)とＣＡＳＥ２の(2)は全く同じ事を言って入る事が分かったでしょうか。ＣＡＳＥ２の様に基準を地表にとった場合、その高さ分だけがプラスさせることになります。 この質問は「物理学」カテゴリーの方がもっと専門的に答えてくれる人がいるかも知れません。
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