• 締切済み

重力の位置エネルギー、運動エネルギーについて

Lady_osakaの回答

回答No.2

エネルギーとは力に移動距離をかけなければなりません。 垂直抗力方向に移動がないのであればエネルギーとはなりません というか、そもそも垂直抗力は、面を押す力と面から押される力が 釣り合いますのでエネルギー消費とは関係ありません。

equalitmooon
質問者

お礼

返答有難うございます。 あまりしっかりエネルギーや仕事の概念が理解できていないので私的な見解がはいるかもしれませんが、重力の位置エネルギーの定義より鉛直方向の力F=maが物体を高さh下に移動させた(これをFhと表し仕事というと理解しています)と読み取ったのですが、しかしこの力は斜面からの垂直抗力と釣り合う力をも及ぼしているので力Fから垂直抗力を除いて残った力の鉛直方向の成分をhにかけたものが衝突した物体に与える力であり重力の位置エネルギーとなると思うのですが…。 エネルギーからいえば垂直抗力と釣り合っているだけなので消費はされないと思いますが衝突した物体に与えるとなれば上記の理由で定義よりも小さくなると思っています。 理解が曖昧なので理解しがたいと思いますがつきあっていただければ幸いです。

関連するQ&A

  • 位置のエネルギーについて

    位置のエネルギーについてどう考えますか? 重力による位置エネルギーを考えます。 質量 m の物体を基準面よりhだけ高いところへおくと、 位置のエネルギー mgh が考えられますね。 このとき、基準面から物体を移動することを考えると、 物体に働く力は重力 mg と上に移動させるための F(=mg)の力が鉛直上方に必要となります。 仕事を考えます。 Fのする仕事は mgh です。 説明ではこれが位置のエネルギーとなる とあるのをよく見ますが、 しかし、同時に重力による仕事は -mgh で相殺されて0になります。 したがって、物体にされた仕事の総和は0です。位置のエネルギー mgh はどこから供給されたといえるでしょうか。 ちなみに、水平方向に運動する物体の運動エネルギーでは、した仕事が 運動エネルギーの変化分になります。物体にされる仕事の総和は 0ではありません。 また、位置エネルギーが蓄えられているのはどこに? 物体ですか?それとも重力場ですか?どう考えられますか? 運動エネルギーでは物体に蓄えられていると言っていいと思いますが・・・。

  • 重力のした仕事と位置エネルギーの関係

    次のケース1について、お伺いします。 基本的な内容なのですが、困惑しております。どうかヒントを下さい。 (ケース1) 地表(高さ0m)にある物体(質量 m)を高さhまでもっていきます。 すると、物体はmghの位置エネルギーをもちます。 ところでこの位置エネルギーは、重力(-mg)のする仕事と関係があるかと思います。 しかし重力のする仕事は、-mghと負の値です。 重力のするこの負の仕事と位置エネルギーをどう結びつけて考えるのかが分かっておりません。 また、物体を高さhに持っていくには、重力に逆らう上向きの力が必要で、重力と大きさが同じで 向きが異なる力F (= mg)という力でhまでもって行ったとします。 Fのした仕事は、mghで正ですが、すると物体は正味でゼロの仕事(Fのした仕事+重力のした仕事 = 0) を受けたことになり、地表にあったときとエネルギー状態が変わらないことになってしまいます。 しかし実際は、位置エネルギーmghをもっているはずです。 たとえば、 (ケース2)として、最初物体が高さhにあったとし、地表に落ちていき、地表に着く直前の速さを求める、という 場合は、 1/2mv^2 = mgh と求められますが、右辺は位置エネルギーとも見えますが、重力のした仕事で、 重力のした仕事が運動エネルギーに変わったとなり、とても分かり易く納得がいきます。 ケース1をよく説明する方法を教えて頂きたく、どうか宜しくお願い致します。

  • 斜面上での運動について

    力学を勉強すると、真っ先に http://hooktail.sub.jp/mechanics/slope/ の「斜面と物体」について勉強しますよね、で斜面にそってかかる重力の力は、 mgsinθで、台に対してかかる重力の成分は、mgcosθ=N(垂直抗力) になりますよね。 これって物体が乗っている斜面の台が動かないとき(つまり固定されているとき)のお話で、 もし台が動いたら、垂直抗力の値も変わってきますよね?

  • 重力のする仕事とエネルギーの関係がわかりません

    重力は、物体に対して仕事をすると習いました。 高さhの物体の持つエネルギーをmghとすると、 これを、0mの位置まで持ってくると、mghの仕事を外部に与える というのはわかります。 それで、物体をhの位置で静止するよう手で支える とします。(力が差引0で釣り合うのはわかります) 手は、エネルギーを流入させると思います(体力を消耗しますから) 一方、重力は、物体に対して仕事mghを与えています。 この場合、 1. 物体の全エネルギー(T+V)は、Vのみ、つまり、mghですか? 2. そもそも、「物体が手に対してしている仕事」と「手が物体に対してしている仕事」は、     和ですか差ですか? (差としたら、↑の1は 0?) 3.もし「物体が手に対してしている仕事」があるなら、何故、手は楽にならないのですか?

  • 等速円運動の垂直抗力

    すり鉢上の内側を等速円運動する車の合力の考え方で、重力と垂直抗力と遠心力がつりあって、円運動の中心に向かう合力となる図がありますが、どうしてそのような作図になるのか分かりません。斜面上に静止している物体の垂直抗力は重力の矢印よりもいつも短くなるのに、なぜ円運動の抗力矢印は重力矢印よりも長いのでしょうか。

  • 鉛直運動での、ばねのエネルギーと位置エネルギー

    天上にばね(ばね定数k)をつけ、その先に物体A(質量m)をつけ、下から物体Bをぶつけ、鉛直上向きにAを運動させた。衝突の瞬間のAの速度は上向きにVであり、Aは最大どこまで上るか?という問題で、エネルギー保存を考えたんですが、僕はその時、hまで上がると仮定し、 1/2mv2(二分の一 M Vの二乗)=mgh+1/2kh2(二分の一 K hの二乗) としたのですが、解答だと、 1/2mv2=1/2kh2 と、重力の位置エネルギーがごっそりなくなっています。 これは何故でしょうか? ばねが押し縮められ、さらに重力も鉛直下向きにかかりますよね? 僕は衝突する位置を基準点と考えて、この式をたてましたが、何故位置エネルギーは考えていないのでしょうか?

  • 垂直抗力についてです。

    床の上を自由に滑る斜面台の上に物体がのっている場合(摩擦はありません)、物体の質量をm、斜面台の質量をM、斜面の角度をθとして、斜面と物体間の垂直抗力:Nの大きさを計算すると、    Mcosθ N=------ mg   M+msin^2θ となりました。 ここで台が床からうける力:Fを求めようとすると、 先ほどの垂直抗力の鉛直成分に台の質量をたして、    Mcos^2θ F=------ mg +Mg   M+msin^2θ となると思ったのですが、どう変形してもFの値が(M+m)gになりません。床の上を1つの物体が水平方向に運動している場合、どんな加速度で運動していても床からうける垂直抗力はその物体の重力に等しくなるので、上のような場合も床からうける垂直抗力は二つの物体の重力を足したものになると思ったのですが…。なぜそうならないのか教えてください。

  • 重力による位置エネルギー

    ある物体(質量m)を手のひらにおいて高さ0から1mに加速度なしで移動したとき、 物体がされる仕事は、上向きを正と考えて、 手が物体にした仕事 W=Fd=mg*1(ジュール) となり、物体がされた仕事はmg*1(ジュール)となるみたいですが、 実際は重力も物体にはたらいているので 重力がぶったいにした仕事 W=-Fd=-mg*1(ジュール) となり、物体がされた正味の仕事は mg*1-mg*1=0 となって、物体がされた正味の仕事が0なら、物体は重力による位置エネルギー(=mg*1)をもっているということにに矛盾すると、 ふと、考えてしまいました・・・。  この場合正味の仕事に「重力がぶったいにした仕事」は入ってない とかんがえるのでしょうか?

  • 力学的エネルギーと運動量

    力学的エネルギーが保存される場合と運動量が保存される場合でのそれぞれの、きまりがわかりません。。 力学的エネルギーは保存力だけが仕事をするときのみ 保存されるようなのですが、どうゆことなのでしょうか?? また、垂直抗力と物体の運動方向に垂直であると仕事がされないということもわかりません。 根本的にわかってないようです;; どなたかお願いします<m(__)m>

  • 重力加速度による求め方と運動エネルギーによる求め…

    重力加速度による求め方と運動エネルギーによる求め方で算出値が異なるのですが・・   はじめまして。 設計初心者です。 一人前を目指して勉強を始めたところで早速つまづいてしまいました。 ご教授願います。基本的な質問で申し訳ありません。 5mの高さから2.0m/sで3kgの物体を投げ下ろした場合の着地直前の速度を2通りの方法で算出したところ算出値が異なりました。 ?物体の自由落下5m地点の瞬間速度を算出し、投げ下ろしの2.0m/sを加算する方法。 S=1/2gt^2 →5=1/2*9.8*t^2より自由落下5m地点までの時間t≒1.01  S=1/2gt^2のtを微分→1/2g*2t→1.01秒後の瞬間速度=1/2*9.8*2*1.01=9.898m/s これに初期の投げ下ろし2.0m/sを加算し、投げ下ろし5m地点の瞬間速度≒9.898+2=11.898m/s ?位置エネルギー・運動エネルギーから求める方法 2m/s投げ下ろしエネルギー E=1/2mv^2=1/2*3*2^2=6N 高さ5mの位置エネルギー  T=mgh=3*9.8*5=147N エネルギー合計153で落下の瞬間位置エネルギー0になるので運動エネルギー式から算出 F=1/2mv^2より、153=1/2*3*v^2 v=10.1m/s  投げ下ろし5m地点の瞬間速度=10.1m/s 両方とも間違ってはいないと思うのですが、算出値に差がでるのは何故でしょうか。