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宇宙でのエネルギー
中学3年生です。 エネルギーの勉強をしてふと思ったんですが、 宇宙での位置エネルギーは、存在しないことは分かったんですが、（重力が位置エネルギーを生むので）宇宙では、運動エネルギーがそんざいするのでしょうか？？宇宙は物体は永遠に回転するそうです。 そして物体を飛ばせば永久に等速直線運動をするそうです。 ならば、エネルギーは保存されるので、等速直線運動のエネルギーがそのまま運動エネルギーになるのでしょうか?（摩擦がないから） もしそうならば、かなりの速度を出して物体が進めば、それなりの運動エネルギーになる、ということですかね?? 又、宇宙では物体が永遠に回転し続けます。 それはエネルギーの一種なのでしょうか? そして、それは運動エネルギーなのでしょうか?? 無知な質問ですみません・・・!
- key-knight
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こんばんは。 １． ＞＞＞宇宙での位置エネルギーは、存在しないことは分かったんですが それは誤りです。（※後述） ２． ＞＞＞運動エネルギーがそんざいするのでしょうか？ 静止せずに運動していれば、それは、運動エネルギーがあるということです。 ３． ＞＞＞宇宙は物体は永遠に回転するそうです。 摩擦のない回転は、何かの作用を受けない限り、永遠に一定の回転速度で持続します。 （ちなみに、地球の自転速度は、潮の干満による摩擦の影響で徐々に遅くなっています。） ４． ＞＞＞そして物体を飛ばせば永久に等速直線運動をするそうです。 そうですね。それが基本です。 何も力を受けないと、どんな物体でも加速も減速も方向転換もせず、等速直線運動をします。 （慣性） ５． ＞＞＞ ならば、エネルギーは保存されるので、等速直線運動のエネルギーがそのまま運動エネルギーになるのでしょうか?（摩擦がないから） そのとおりです。 運動エネルギー ＝ 質量 × 速さの２乗 ÷ ２ ６． ＞＞＞ 又、宇宙では物体が永遠に回転し続けます。 それはエネルギーの一種なのでしょうか? そして、それは運動エネルギーなのでしょうか?? そうです。運動エネルギーそのものです。 ※（上記１が誤りである理由） 位置エネルギーというのは、高さが大きいほど大きくなります。 それはすなわち、星と物体との距離が大きくなるほど位置エネルギーが大きいということです。 星の引力は遠くなるほど小さくなりますが、位置エネルギーは遠くなるほど大きくなるのです。 【余談】 位置エネルギーは高さに比例する、と習っていると思いますが、 それは、あくまでも近似です。 重力は２体間の物体の距離が大きくなるほど弱くなります。（距離の２乗に反比例します。） 位置エネルギーは、重力を積分することで求まります。 （積分は高校で習います。） 結果だけ書きますと、 重力 ＝ 正の定数／ｒ^2 ・・・ｒが大きくなるほど小さくなる 位置エネルギー ＝ 負の定数／ｒ ・・・ｒが大きくなるほど大きくなる （上の式において、ｒは、２体間の距離） 上記で「負の定数」になる理由は、 １／ｒ^2 を積分すると －１／ｒ という形になるからです。 以上、ご参考になりましたら。
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- R48
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エネルギーを考えていくと、重力に辿り着きます。 現在動いている星などは、外部から単なるエネルギーを受けたものと、重力が作用したものと、その両方があります。 当然エネルギーで表されます。 一般相対性理論から調べてみると興味が湧くと思いますよ。 また折りしも3人の日本人がノーベル物理学賞を受賞しました。 ビッグバン後の素粒子の理論ですので、あなたの投稿に結びつきますよ。 ＞そして物体を飛ばせば永久に等速直線運動をするそうです。 これは重力が作用しない条件下での話です。 いつかは周囲の重力の影響で、直線ではなくなります。 彗星が例です。
お礼
そうなんですか?! 理科って不思議ですね・・・!! でも到底この私にはあの3人の学者のようにはなれないです。 彼らは日本のまさに誇りですね♪ 彗星の軌道はニュートンの発見だったと思います。 余談ですが彼の説での計算はかなり正確で、近年地球にその起動が重なって（2069年だったと思いますが定かではないです）地球を滅ぼすとか何とかテレビでやっていました。 相対性理論って、アインシュタインのあの式のことですよね?? なんだか興味がわいてきます!! でも理科の先生か誰かに聞いたんですが、今現在彼の相対性理論を完全に習得しているのは世界に10人もいないそうですね・・・↓↓
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お礼
難しいですね・・・!! でもオドロキなのは、位置エネルギーが存在することです! 宇宙はとてつもなく広いですよね?と、いうことは宇宙での位置エネルギーは場合によっては計り知れないものですね!! それから、回転も一種の運動エネルギーだということには驚きましたよ♪ まだまだ世の中には不思議なことがたくさんありますね☆