力学的エネルギーの変換 - Java実験室

力学的エネルギーの変換





位置エネルギー

物体の位置エネルギーは、物体や系に保存されているエネルギーです。英語では、「潜在的なされて」いるという意味から「potential energy」という用語を使用すると、Epで表します。
一般的に、位置エネルギーといえば、重力による位置エネルギーをいい、物体の質量と高さに比例します。
バネが外力によって変形されると、エネルギーを持つようになります。これを「弾性力による位置エネルギー」と言います。

\[ \begin{align} 重力による位置エネルギー\;E_p &= 9.8 m h \\ 弾性力による位置エネルギー\;E_p &= \frac{1}{2}kx^2 \end{align} \]

m: 質量(kg)
h: 高さ(m)
k: バネ定数(N/m)
x: バネの変形長さ(m)

運動エネルギー

運動エネルギーは、運動している物体または粒子が持つエネルギーです。 Ekで表します。
静止状態の運動エネルギーは、「0」なので、運動エネルギーは質量「m」である物体を速度「v」まで加速させるに必要なエネルギーになります。

\[ 運動エネルギー\;E_k = \frac{1}{2}mv^2 \]

m: 質量(kg)
v: 速度(m/s)

エネルギーの転換

エネルギーは、他のエネルギーに変換することができます。摩擦による損失がない場合、エネルギーは100%、他のエネルギーに変換することができます。
失われたエネルギーは、熱の形で漏れてしまいます。