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振り子の件です

  • 質問No.9386173
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お礼率 46% (240/516)

素朴な疑問です。
加速度αで運動している質量mの物体に働く力は、mαで、運動エネルギーは、1/2mv^2と習いました。振り子の問題では、位置エネルギーと運動エネルギーがありますが、張力のエネルギーは見当たりません。力があるのにエネルギーがないのは不思議でしかたがありません。力のバランス式では、mα=T-mgcosθとあるのに、エネルギーの式には、最高点でmghで最下点で1/2mv^2で、mgh=1/2mv^2で張力のエネルギーはありません。よろしくお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.3
  • ベストアンサー
正確に言えば、張力は仕事をしていない、ということです。
#1さんの書かれた通り、張力の方向に質量mの物体は移動していないでしょ?

>力があるところには、エネルギーがあるっていうのは、おかしいですか?
おかしいです。
それはエネルギーの定義ではないです。
エネルギーとは仕事をする能力の事であり、力とは直接関係ないです。

ある力である距離を移動させたとき、力×距離を仕事と定義します。
その仕事をする能力がエネルギーですから、振り子の質量mが半径方向に動いたとき初めて張力のエネルギーの収支が計算できます。

ついでに言えば、
>加速もどき
この単語を何を意味するのかというのもありますが、少なくとも位置が変化しなければ、加速度もないし、仕事もしないです。

たぶん、レッドブルを飲んだから体にエネルギーが満ちているとか、一日子供を抱っこしていたのでで腕にエネルギー(力)がないとか、そういう"エネルギー"と勘違いしてるんですよ。

その他の回答 (全2件)

  • 回答No.2

ベストアンサー率 26% (1488/5580)

 厳密に言えば、振り子が左右に振れて頂点に達した時は無重量状態に、真下に振れている時は重力がかかっているわけですから、張力は常に変化しているわけですが、理論計算なので無視しているだけです。

 振り子が糸ではなくて、バネで吊るされている時には、バネの伸縮で長さが変化し、運動エネルギーも変化するので、計算が面倒になりますね。バネの時は、左右に振れている時は無重量なので短くなり、真下に振れている時は重力が加わって長くなるはずです。

 バネの伸縮で仕事をさせているのであれば、張力と伸縮を加えた往復運動のエネルギーとして計算出来るでしょう。
  • 回答No.1

ベストアンサー率 22% (4364/19562)

 
張力は運動していません
だからmαのαが0になります
 
補足コメント
wakakusa01

お礼率 46% (240/516)

l4330 さま
レス、有難うございます。

張力って力ですよね。力があるところには、エネルギーがあるっていうのは、おかしいですか?しかも、張力の大きさは、位置によって変化していますよね。加速度もどきがあるような気がしますが。

私の意見のどこかがおかしい筈なので悩んでいます。
投稿日時:2017/10/15 20:37
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