【力学的エネルギー7】仕事とエネルギー(7) 位置エネルギー

次は位置エネルギーです。
「1エネルギー」ではありません。でも、壮大な勘違いをする人がいるので気を付けましょう。

さっそく課題。運動エネルギーと同じパターンです。

課題:位置エネルギーの大きさは何によって決まるのだろうか。


位置エネルギーとは、「高いところにある物体の持つエネルギー」とか言われるから、一つは高さだろう。
もうひとつはやっぱり運動エネルギーでもあった質量かな。

そういうわけでまた過去の実験データに頼るわけだ。

今度はグラフまで使える。
1386-1.jpg

比例ですね。ええ、比例ですとも。
位置エネルギーは高さに比例します。

もう一つ同じ高さで質量を変えて移動した距離がどうなるかをグラフにしてみるとよいのですが、ちょっとうまくいきませんでした。
とりあえず、質量にも比例ということでひとつ。

よって結論も

結論:位置エネルギーの大きさは高さと質量によって決まる。
位置エネルギーの大きさは高さと質量に比例する。


これにて一件落着!

ちなみに位置エネルギーの大きさ E (J)は物体に働く重力の大きさ(N)と基準面からの高さ(m)の積です。
物体に働く重力の大きさ(N)は、質量に比例します。
基準面からの高さについては「基準面」という言葉が気になりますが、どこか基準の高さを決めておいて、そこからの高さを考えるというわけです。
3476-1.png 3476-2.png
重力に逆らってする仕事で出てきた上の図の黒い線が基準線ですね。

そして、この図を見て、
「重力に逆らってした仕事の分だけ、物体の位置エネルギーが増えたのか!」と気づいた人は大正解、花丸です。
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