位置エネルギー

ポテンシャルエネルギーとは、物体の蓄積された、または保留されたエネルギーのことである。運動エネルギーと対比されることが多い。

物理学では、ポテンシャルエネルギーとは、物体が力場の中での位置に起因して持っているエネルギー、またはその部品の配置方法に起因してシステムが持っているエネルギーのことです。一般的には、垂直方向の位置と質量に依存する物体の重力ポテンシャルエネルギー、伸びたバネの弾性ポテンシャルエネルギー、電場中の電荷の電気ポテンシャルエネルギーなどがあります。エネルギーのSI単位はジュール（記号J）です。

ポテンシャルエネルギーは、バネや重力の力などの復元力と関連していることが多い。バネを伸ばしたり、質量を持ち上げたりする作用は、ポテンシャルの力場に対して働く外力によって行われます。この働きは力場に蓄えられており、これがポテンシャルエネルギーとして蓄えられていると言われています。外力がなくなると、力場が身体に作用して、身体を初期位置に戻し、バネの伸びを小さくしたり、身体を落下させたりして、仕事をします。このとき、潜在的なエネルギーが運動エネルギーに変化します。エネルギー保存の法則により、全体のエネルギーは同じままです。

物理学者によると、ポテンシャルエネルギーとは、ある位置にある物体のエネルギーと、参照位置にある物体のエネルギーの差であるという。

簡単な例

岩を山の上に持っていくと、重力下でのポテンシャルエネルギーが増加します。輪ゴムを伸ばすと、その弾性的なポテンシャルエネルギーが増加します。燃料と酸化剤の混合物は、化学的なポテンシャルエネルギーを持っています。電池も化学的なポテンシャルエネルギーを持っています。

潜在的なエネルギーの種類

潜在的なエネルギーには様々な種類があり、それぞれが特定のタイプの力に関連しています。

重力ポテンシャルエネルギー

重力ポテンシャルエネルギーは、高さと質量がシステムの要因であるときに、オブジェクトによって経験されます。重力ポテンシャルエネルギーは、物体がお互いに向かって移動することを引き起こします。物体を地球から一定の距離だけ持ち上げた場合、経験する力は重さと高さによって発生します。仕事は距離を超えた力と定義され、仕事はエネルギーの別の言葉です。物体を持ち上げたときに加えられる潜在的なエネルギーは

U = F Δ h {displaystyle U=F} $U = F \Delta h$

孰れ

F {pos(100,000)}Fは重力の力

♪♪ ♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪ $\Delta h$ ♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪ ♪♪

或いは

U = m g g h {displaystyle U=mgh} U = m g h U = mgh

ここでは、g = 9.81 m / s 2 {\textstyle g=9.81 ″\mathrm {m/s}^{2}}は ${\textstyle g=9.81\ \mathrm {m/s} ^{2}}$ 重力による加速度です。

物体が第1の位置から第2の位置に落下したときに、重力ポテンシャルエネルギーによって行われる仕事の総量は

Δ W = U 1 - U 2 {displaystyle ✿W=U_{1}-U_{2}}} $\Delta W = U_1-U_2$

或いは

Δ W = m g g h 1 - m g h 2 {displaystyle \\elta W=mgh_{1}-mgh_{2}}}. $\Delta W = mgh_1-mgh_2$

孰れ

m {displaystyle m} is the mass of object

h 1 {\displaystyle h_{1}}は h_1 、最初の位置である。

h 2 {\displaystyle h_{2}}は h_2 ２番目の位置

電位エネルギー

電位エネルギーは、電荷が互いに反発したり引き付けたりすることで、異なる電荷と類似した電荷の両方によって経験されます。電荷は、正（+）または負（-）のいずれかであることができ、反対の電荷が引き付け、類似の電荷が反発します。2つの電荷が互いに離れて一定の距離に配置された場合、電荷の間に格納されている電位エネルギーは、次のように計算することができます。

U = k Q q q r {displaystyle U={\frac {kQq}{r}}}}}}。 $U = \frac{kQq}{r}$

孰れ

k {displaystyle k} is 1/4πє(空気や真空の場合は9 x 10 9 N m 2 / C 2 {displaystyle 9x10^{9}Nm^{2}/C^{2}}}である。 9 x 10^9 N m^2/C^2 )

Q {fnCloisterBlackfe120fs30}Q {fnCloisterBlackfe120fs30}Q{fnMSPGothicfe128fs14}は最初のチャージ。

q {fnCloisterBlackfe120fs3}は２回目の充電。

r {displaystyle r} is distance apart

弾性ポテンシャルエネルギー

弾性的なポテンシャルエネルギーは、ゴム状の材料が引き離されたり、押し合わされたりしたときに経験されます。材料が持つポテンシャルエネルギーの量は、引っ張られたり押されたりする距離に依存します。押された距離が長ければ長いほど、材料が持つ弾性的なポテンシャルエネルギーは大きくなります。材料が引っ張られたり押されたりした場合、ポテンシャルエネルギーは次のように計算できます。

U = 1 2 k x 2 {displaystyle U={\frac {1}{2}}kx^{2}}}。 $U = \frac{1}{2}kx^2$

孰れ

k {displaystyle k}はバネ力定数（材料がどれだけ伸びるか、圧縮するか）である。

x {displaystyle x}は、材料が元の位置から移動した距離です。

質問と回答

Q:位置エネルギーとは何ですか?

A:位置エネルギーとは、物体が蓄えている、あるいは溜め込んでいるエネルギーのことです。運動エネルギーと対比されることが多く、力場での位置関係によって物体が持つエネルギーや、部品の配置方法によってシステムが持つエネルギーを指します。

Q: 一般的な位置エネルギーにはどのようなものがありますか?

A:重力ポテンシャルエネルギー、弾性ポテンシャルエネルギー、電気ポテンシャルエネルギーがあります。

Q: エネルギーを測定するSI単位は何ですか?

A: エネルギーのSI単位はジュール（記号J）です。

Q:仕事はどのようにして位置エネルギーとして蓄積されるのですか?

A:仕事は、ポテンシャルの力場に逆らう外力によって行われるとき、ポテンシャルとして蓄積されるようになります。そして、この仕事は位置エネルギーとして力場に蓄えられます。

Q: ポテンシャルがキネティックに変化する仕組みは?

A: ある位置の力場に逆らって働いていた外力が取り除かれると、体は最初の位置に戻り、バネの伸びを抑えたり、体を倒したりします。このとき、エネルギー保存の法則により、既存の電位は運動量に変化し、全体の総量は一定となります。

Q: 物理学者はポテンシャル・エネルギーをどのように定義していますか?

A: 物理学者は、位置エネルギーは、与えられた位置と基準位置の物体のエネルギーの差として定義できると言います。