第2回 エネルギーの保存

第２回 エネルギーの保存
1. 仕事とは
2. 仕事とエネルギー
3. いろいろなエネルギー
4. 力学的エネルギーの保存則
仕事とエネルギー
1.エネルギーとは、他の物体に対して仕事を
する能力
2.仕事とエネルギーは互換
➢仕事を受けるとエネルギーが増える
➢エネルギーを使って仕事を行う
3.仕事をエネルギーの尺度とする
仕事とは
例、物を動かすときの作業の量
観察１、 加える力が大きいほど大きい
観察２、 動かす距離が長いほど大きい
観察３ 仕事の結果、位置や速度が変化する
位置:x
位置:x'
距離:s
力:F
速度:v=0
力:F
速度:v'
仕事の本質
1.
2.
仕事Wには力Fと距離sが関係
➢ 加えた力Fに比例
W Fs
➢ 動かした距離sに比例
力Fの向きと距離sの向きが違うとき
F
W
3.
Fs cos
仕事Wを受けて、物体の状態が変化
➢ 位置が変化
➢ 速度が変化
s
単位系
1. 物理学ではMKS単位系を使う。
長さ：メートル（m）
重さ：キログラム（kg）
時間：秒（sec）
基本単位
2. 派生単位
すべて基本単位
力の単位：ニュートン（N）
を使って表される
仕事の単位：ジュール（J）
関係式：N=kg・m/sec2
J=N・m=kg・m2/sec2
いろいろなエネルギー
1.力学的エネルギー
運動エネルギー:K
位置エネルギー:U
2.電気エネルギー
3.熱エネルギー
4.原子力エネルギー
5.化学エネルギー
6.その他
相互に変換
総量は保存
位置エネルギー:U
1.
力:F
例、重力の位置エネルギー
質量Mの物体に働く重力は
Mg
物体を持ち上げる力Fは重力と釣り合う
3.
Mg
距離s(=h)だけ持ち上げる仕事Wは
W
4.
Fs
Mgh
h
力:F
F
Mg
距離:s
2.
移動後の位置エネルギーのUは
U W
Mgh
U
0
Mg
持
ち
上
げ
運動エネルギー:K
速度vで運動する質量Mの物体の
運動エネルギーKは
1
2
Mv
2
K
M
v
単位？
kg ・ m/sec ・ m/sec
=kg・m2/sec2
力学的エネルギーの保存則①
運動エネルギーと位置のエネルギー
の和（力学的エネルギー）は保存する。
E
K U
一定
第２法則から導かれる
力学的エネルギーの保存則②
意味？
1. Eは一定。
2. KとUは互いに転換し合う。
3. Uが増えると、Kが減る。 Uが減ると、Kが増える。
保存（一定）
E = K+U
力学的エネルギー
相互に転換
運動エネルギー
K
位置のエネルギー
U