小山くん
仕事はわかったけど、エネルギーとどう違うの？単位も同じだし違いがわからない。
山田さん
エネルギーはどれだけ仕事をできるか、だから似たようで違うものだね。つまり仕事をするということは相手にエネルギーを与えることだよ。
小山くん
なるほど！
エネルギーとは
エネルギーとは、どれだけ仕事をできるかを表しています。
その単位は仕事と同じくJ（ジュール）です。
エネルギーは大きく、運動エネルギーと位置エネルギーに分類されます。
さらに位置エネルギーはバネによる弾性エネルギー、物体の高さによる重力による位置エネルギーなどに分けられます。
運動エネルギー
まず、運動エネルギーとは運動している物体がもつエネルギーのことで、
質量m、速さv、で運動している物体の運動エネルギーは
で表されます。
重力による位置エネルギー
これは高さによるエネルギーです。高さｈにある質量ｍの物体のエネルギーはｍｇｈで表されます。
ここで基準となる高さは自分で決定してよいので、わかりやすい高さを０にするようにしましょう。
弾性エネルギー
これはバネによるエネルギーです。
自然長の位置を基準として、どれだけ変化したかをｘ，バネ定数をkとすると、
で表されます。
仕事とエネルギー
さらに、仕事とエネルギーの関係は以下の式であらわせます。
（物体の運動エネルギーの変化）＝（物体に力がした仕事）
例えば、速さｖで動いていた物体に力Fを加えた時、物体の速度がｖ’に変化したとします。
このとき、動かした距離をxとすると、
物体の運動エネルギーの変化 ＝ 
物体に力がした仕事 ＝ Fx であり、
＝ Fx が成り立ちます。
Published by