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運動エネルギーは速度の2乗に比例する
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ピストンの往復速度を2倍にするとピストンの運動エネルギーは４倍になります。 内燃機関としての燃料ガスがピストンにする仕事は２倍ですが、 燃料ガスがピストンにする仕事のうち大部分は外部の仕事になり（車を加速し？）、あるいは摩擦熱として消え、その残りだけがピストンの運動エネルギーになっているわけです。 従いまして、 「問題は3でピストンの往復速度を2倍にしても仕事量は2倍にしかならないからエネルギーは4倍にはならないと言われました。」は議論のはき違えというか、議論の俎上にのらないというか、そんな感じです。
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補足
圧縮機とは空気を圧縮するためのものですが、このピストンの運動エネルギーが4倍であっているのなら、不思議なことが起こります。 それは、1つのピストンで圧縮するより、2つのピストンで往復速度を半分にして圧縮した方がエネルギーが半分で済むということです。同じ量の空気を圧縮しているにもかかわらず、往復速度を半分にすればエネルギーは4分の1ですむと言う理屈からです。これはおかしくありませんか?