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高校の物理 単振動の位置エネルギー
stardust112の回答
- stardust112
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いうなら決まりの問題。 位置エネルギーってのは力にマイナスをつけたやつを基準点(Xo)から考えている点(X)まで積分するって決めたわけ。 つまりＦっていう力があったとしたら U(x)= ∫[Xo→X](-F)dx 今の場合F=-f つまり U(x)= ∫[0→X](f)dx で普通f=kXとあらわされるから U(X)=1/2*kX^2 となる。有名な1/2ｋXの２乗ってやつ。 このエネルギーは変数がXだけ、つまり位置だけの関数なわけだ。 だからこのエネルギーは位置エネルギーという。 で、もともと位置エネルギーは上みたいな位置だけの関数になるものに対してのみ定義される。 こういう力は保存力という。 たとえば物体を経路を考えずにじゃんじゃんすべらせまくったらその総距離の分だけエネルギーつまり熱が発生するよね。これは位置だけの関数じゃない。 逆に単振動なら何往復しても位置エネルギーは原点からの距離の関数になっている。 次に仕事だけど、仕事は位置エネルギーと正負反対に定義されたもの。 つまり W(x)= ∫[Xo→X](F)dx これは力Ｆが物体にした仕事だな。 関係としては W(X)=-U(X) というわけだ。 位置エネルギーは力Ｆによって物体がされる仕事とも考えられるね。
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