重力および弾性ポテンシャルエネルギー。位置エネルギー

私たちの日常の経験では、エネルギーという言葉を常に動きに関連するものとして理解し、使用しています。たとえば、車が機能するためには燃料が必要であり、人間が仕事をして日常の仕事を遂行するためには食事が必要です。ここでは、燃料と食物の両方をエネルギーと関連付けます。これからは、エネルギーのより正確な定義に向けて動きます。

車、人、その他の物体の動きにはエネルギーがあり、動きに関連するこのエネルギーは運動エネルギーと呼ばれます。運動エネルギーを持っている移動体は、他の物体や物体と接触し、それにエネルギーを伝達することによって仕事をすることができます。

しかし、静止している物体にもエネルギーがある可能性があるため、エネルギーの概念を動きに関連付けるだけでは不十分です。たとえば、地面から特定の高さで静止しているオブジェクトにはエネルギーがあります。このオブジェクトは、放棄されると動きを開始し、時間の経過とともに速度が増加します。これは発生します重量力が仕事をしてそれを動かす、つまりエネルギーを獲得するからです動力学。静止している物体は、重力ポテンシャルエネルギーと呼ばれるエネルギーを持っていると言われています。これは、地面に対する高さによって異なります。

エネルギーの別の形式は、圧縮または伸長されたばねに存在する弾性ポテンシャルエネルギーです。ばねを圧縮または伸ばすとき、変形を実現するための作業を実行します。その後、それを観察できます。解放されると、ばねは運動（運動エネルギー）を獲得し、伸ばされていない、または伸ばされていない初期位置に戻ります。圧縮されています。

つまり、より具体的には、運動エネルギーは実行するエネルギーまたは能力であると言えます。動きによる仕事とその位置エネルギーは、ポジション。

力学では、位置エネルギーには2つの形式があります。1つはエネルギーと呼ばれる重量仕事に関連するものです。重力ポテンシャル、およびポテンシャルエネルギーである弾性力の仕事に関連する別のもの弾性。それでは、これら2つの位置エネルギーの形をさらに詳しく調べてみましょう。

1. 重力ポテンシャルエネルギー

それは体がいる位置に関連するエネルギーです。図1を見て、最初は点bで静止している質量mの物体を考えます。体は地面に対して高さhにあります。静止状態から離れると、その質量のために、重量力が体に働きかけ、運動エネルギーを獲得します。つまり、動き始めます。

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球の重さの仕事で重力ポテンシャルエネルギーを測定できるので、仕事を計算してみましょう。

点aを基準点とすると、bからaへの変位はhで与えられ、力の重みの係数はP = m.gおよびoで与えられます。力の重みの適用方向と変位α=0ºの間の角度は、両方とも同じ方向であるため、次の定義を適用するだけです。仕事（τ）：

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τ=F.d.cos⁡α

Fが力の重みP = mgに等しい場合、変位d = hおよびα=0º（cos0º= 1）であり、式1に代入すると、次のようになります。

τ=F.d.cos⁡α
τ= m.g.h.cos 0⁰

τ= m.g.h

したがって、物体の位置を地面に関連付けるエネルギーである重力ポテンシャルエネルギーは、次のように計算されます。

そして_P= m.g.h

式2：重力ポテンシャルエネルギー

何の上に：

Ep：重力ポテンシャルエネルギー;
g：重力加速度;
m：体重。

2. 弾性ポテンシャルエネルギー

図2のばね-質量システムについて考えてみます。ここでは、弾性定数kのばねに質量mの物体が取り付けられています。スプリングを変形させるには、スプリングを押したり伸ばしたりする必要があるため、作業を行う必要があります。これを行うと、ばねは弾性ポテンシャルエネルギーを取得し、解放されると、変形がなかった初期位置に戻ります。