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【物理】力学的エネルギー保存則(仕事・エネルギーその3)

小山くん
力学的エネルギー保存則ってとても便利な法則だね。
山田さん
最初のエネルギーからその後の物体の速さとか求められるようになるしね!
小山くん
そうそう!けど、成り立たない場合もあるらしいから注意しなきゃ。

力学的エネルギー保存則とは

(運動エネルギー)+(重力による位置エネルギー)+(弾性エネルギー)=(一定)

という式で表される法則で、力学的エネルギーの総和は保存されるということを表しています。

例えば、高さhから物体が自由落下したとします。

このとき、落下前の位置エネルギーはmgh、地面に到達したときの運動エネルギーは\frac{1}{2}mv^{2} となり、位置エネルギーが運動エネルギーへと変化します。

力学的エネルギー保存則より、mgh=\frac{1}{2}mv^{2} となり、ここから速さvを求めることが可能になります。

しかし、摩擦力や、手で力を加えるなどの外力が働いたときにはこの法則は成り立たないので注意しましょう。

摩擦力などの抵抗力が働くと、エネルギーは熱となって外へでていってしまいます。

これは非常に多くの問題で使用する法則なのでしっかりと覚えましょう。


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