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位置エネルギーの基準の選び方で重力をマスター|物理勉強法

ここでは重力に関する位置エネルギーの話をします。

 

よく力学の問題をエネルギー保存則で解くときに位置エネルギーが登場しますね。

この位置エネルギーの基準(0になる位置)はどこにすればいいんでしょうか?

 

答えはタイトル通りどこでもいいです。

 

海抜0mのところでもいいし、富士山の上でもいいんです。

 

なぜでしょうか? 

それは、エネルギー保存則では変化前と変化後の総エネルギーが等しいということを利用するのでどこを基準にしても変化前と変化後の差は変わらず、何の問題もなく計算できるからです。

 

具体的にやってみよう。質量m、重力加速度g、高さhのとき位置エネルギーはmghと表せるので

 

高さ0mを基準としたときの0mと20mのエネルギーの大きさの差は  mg(20-0) =20mg

高さ10mを基準としたときの0mと20mのエネルギーの大きさの差は mg×10 - mg×(-10)=20mg

 

確かに差は同じになりましたね!

なので計算しやすいように位置エネルギーの基準を決めていいんです!!

だいたいは地面など高さ0mのところか、一番高いところにすることが多いですね。あとは、何かが運動する最下点でしょうか。

 

とにかく自分で自由に決めて構わないのが位置エネルギーです。

 

どこを基準にすれば計算が楽になるか、ですがそれは多くの問題を解いて勘を身につけてください。それが一番の近道です。

 

この手の問題は解けば解くほどできるようになります! いっぱい問題を解きましょう!!

 

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