重力エネルギー
重力エネルギーとは、物体が低い位置に比べて高い位置にあるために、物体が持つ潜在的なエネルギーのこと。つまり、重力に関連したエネルギーである。例えば、テーブルの上に置かれたペンは、テーブルの上に置かれたペンよりも高い重力ポテンシャルを持っています。重力ポテンシャルエネルギーは、機械的エネルギーから運動エネルギーを差し引いたものです。重力ポテンシャルエネルギーは、機械的エネルギーから運動エネルギーを差し引いたもので、ジュール(J)という単位で表されるスカラー量を持つ。
物体は坂道を上るときに重力位置エネルギーを得ます。坂道を上るときに使われたエネルギーは、重力位置エネルギーに変わります。また、下に降りてくるときには、重力ポテンシャルエネルギーは運動エネルギー(動き)に戻ります。自転車で急な坂道を上るのは大変ですが、下るときにはペダルを踏む必要がありません。これは、坂道を上るときに蓄えた重力ポテンシャルエネルギーが動力源になっているからです。重力ポテンシャルエネルギーのもう一つの役割は、地球や他の惑星が太陽の周りの軌道に乗っていることです。
式と例
重力の位置エネルギーを表す数式。
重力ポテンシャルエネルギー=m・g・h {\\\ h}。
どこで?
- mは物体の質量。
- gは物体の重力加速度、そして
- hは選択した点からの高さ。
ほとんどの科学者や学生はこの単位を使っています。
- mはキログラム単位です。
- 値hはメートル単位です。
- gは物理定数で、9.81メートル毎秒2乗という値を持つ。これは重力定数と呼ばれています。
- 上記の単位の値を用いて計算した重力位置エネルギーの値をジュール(J)と呼ぶ。
例えば、質量1.5kgの物体が地上2.5mにある場合、重力ポテンシャルエネルギーの値は
1.5k g・m9.81 / s2・m 2.538.8= {\\ 1.5kg\ 9.81m/s^{2}\ 2.5m=388.}ジュール。
質問と回答
Q:重力エネルギーとは何ですか?
A:重力エネルギーとは、物体が低い位置に比べて高い位置にあるために持つ位置エネルギーのことです。
Q: 重力ポテンシャルエネルギーとは何ですか?
A:重力位置エネルギーとは、重力や重力力に伴う力学的エネルギーから運動エネルギーを除いたものです。
Q: 重力ポテンシャルエネルギーはどのように測定するのですか?
A:重力位置エネルギーの量は、スカラー量であるジュール(J)で測定されます。
Q:物体はどこから重力ポテンシャルエネルギーを得るのですか?
A:物体が上り坂を移動するときに重力位置エネルギーを得ます。
Q:重力位置エネルギーを運動エネルギーに戻すにはどうしたらよいですか?
A:物体が再び降りてくるとき、重力ポテンシャルエネルギーは運動エネルギー、すなわち運動に戻されます。
Q:重力位置エネルギーは、自転車競技にどのように役立つのでしょうか?
A:重力位置エネルギーは、上り坂から下り坂に戻るときに力を発揮することで、サイクリングに役立っています。
Q: 重力ポテンシャルエネルギーは、惑星が太陽の周りを周回するのにどのように役立っていますか?
A:重力ポテンシャルエネルギーは、惑星を太陽に引き寄せる力を維持することで、惑星を太陽の周りの軌道に維持するのに役立っています。