高校物理 万有引力と位置エネルギー mghについて

高校物理 万有引力と位置エネルギー mghについて

質問者からの補足コメント

• 万有引力の力の中で地球上で感じる重力の位置エネルギーをmghとおいていると思うのですが、
  万有引力は二物体の距離が離れれば離れるほど力は弱まるのに、 mghは離れれば離れるほどエネルギーが増えます。
  力とエネルギーがごっちゃになっているのかもしれませんが、力が増えたらエネルギーもその分増えるのでは？と感覚的に思ってしまいます。
  力とエネルギーの関係と、万有引力と位置エネルギーmghの関係について説明してほしいです。
  よろしくどうぞ

    補足日時：2019/06/17 17:42

No.5 ベストアンサー 回答者： ありものがたり 回答日時： 2019/06/18 23:20

根本的なことを簡潔に書いておきます。

離れれば離れるほど位置エネルギーが増えるのは、
万有引力が常に二物体を近づけようとしているからです。
エネルギーが増えるかどうかを決めるのは、力の向きであって、
その大きさではありません。

二物体の距離が離れれば離れるほど万有引力は弱まるので、
距離を同じだけ増やしたときの位置エネルギーの増え幅は
もとの距離が離れれば離れるほど小さくなります。
力の大きさは、ここに効くのです。

この回答へのお礼

振れ幅！
そうゆうことなんですね！
力が効くポイント、とてもわかりやすいです。ありがとうございます。

お礼日時：2019/06/19 12:35

No.4 回答者： kiyokato001 回答日時： 2019/06/17 22:38

小学生向けに説明する時の例です。

エネルギーは勝手に増えません。そんなことが出来れば、大昔に永久機関が実現していたはずです。

＞mghは離れれば離れるほどエネルギーが増えます。

”離れる”と言うことは、”離す”いう作業が必要です。
放っておいて見ているだけで、地面に転がっているボールが空高く舞い上がるわけでありません。
ボールの位置を変えるには、手で広い、それを持ち上げなければいけません。
ボールを持ち上げるためにはその質量を動かすだけのエネルギーが必要です。
そのエネルギーを消費した結果、位置エネルギーが与えられるので、
エネルギーが増えます。

※お礼文が全て、塾講師を評価する塾長みたいなコメントですね。あまりにも上から目線過ぎて驚きを隠せません。

この回答へのお礼

それでいてコメントくださるのも不思議な方ですね？
塾講師と塾長の関係は知りませんが、１つ言えるのは、教え方１つで勉強は楽しくもつまらなくもなるかと思います。
私の理解力も問題の１つですが、申し訳ありませんが教え方がはっきり言えば下手なのも害悪かと思います。

もしそれを塾長が注意してるのなら、大いに賛成です。
不満がありましたらブロックすればよろしいかと思います。

そして教え方はわかりやすいですが、私の疑問には答えていただけていないかと思います。

下記の方は私の疑問に寄り添って私の疑問に答えてくれました。
しかし、私が受け入れられないのは、私の疑問に答えるのではなく、位置エネルギーの説明をするだけでだったり、定型文の説明をする答え方の人たちです。
多分その人たちは暗記型で答えを知っているだけでなので回答も知ってる答えを伝える、という方法しかないのかと思います。

私はオリジナルの疑問に答えていただきたいのです。
位置エネルギーの説明なら等にネットで調べてます。
それでも不可解に思ったことをしつもんしているのです。

そこを汲み取れない、もしくはコピペで回答ならそりゃ塾長にしかられますよ。
塾講師は大変でしょうが頑張ってください。

お礼日時：2019/06/18 02:21

No.3 回答者： head1192 回答日時： 2019/06/17 21:34

位置エネルギーとは重力ポテンシャルエネルギーと言います。

ポテンシャルエネルギーとは「秘めているエネルギー」ということです。

じゃあ何を秘めているのか。
それは、衝突する際相手に与える運動エネルギーです。
それを位置エネルギーとして蓄えているのです。

重力は加速度という形をとるので、２つの物体の距離が離れているほど、衝突の時は勢いが付きます。
つまり運動エネルギー量が大きくなります。
それはとりもなおさず位置エネルギーが大きくなるということです。

位置エネルギーは、「運動エネルギー」と「重力」を介して初めてその意味が定まります。
もし迷ったときは、この２つに還元して考えるとよいでしょう。


実は重力は無限の到達距離を持っているので、
宇宙のあらゆる物体は地球に対し距離に応じた位置エネルギーを持っています。
無限遠に位置する天体なら無限大の位置エネルギーを地球に対して持っています。
何にも邪魔されず加速し続けて地球にぶつかったら、さぞ壮大なスペクタクルでしょうね。
もちろん無限遠点に働く重力はほぼ無限に小さく、加速度も無限小なので、動き出しから何億年、何兆年かかるかわかりませんが。

この回答へのお礼

疑問に思っていることがとても晴れた気がします。
式は形として理解するのはもちろんですが、具体例がとても理解しやすいです。
間違いなく今の所のベストアンサーです。

お礼日時：2019/06/17 21:41

No.2 回答者： Zincer 回答日時： 2019/06/17 19:00

先ずエネルギーは「力×（力の方向に）移動した距離」ですね。

力が大きいとエネルギーが大きいのではなく、移動した距離が同じならば、力が大きい方が必要なエネルギーが大きいのです。
その辺に勘違いが生じているのではないでしょうか？
次に、万有引力と位置エネルギーmghの関係について、
確かに重力は地球の万有引力に起因しているので、厳密に言えば高さｈが増加すれば減少することになるでしょう。
しかし、地球の半径は約6400kmあります。つまり地球表面にいるだけで既にその距離は6400km離れているのです。そこから数mあるいは数km上昇（＝地球の重心から離れる）しても、その差は無視小であり重力加速度ｇは一定としているのです。
質量ｍの物体にかかる重力はmg。そこから重力に逆らってｈ移動させるためにmghのエネルギーが必要であり、それが位置エネルギーとして物体に蓄えられた。
と考えることができるのです。
蛇足
国際宇宙ステーションや人工衛星のようにその高さの変化が無視小でない場合は、単純に位置エネルギーはmghである。とはいかないでしょう。

この回答へのお礼

なるほど、わかりやすいです。

お礼日時：2019/06/17 19:12

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2019/06/17 18:40

mghは、hの大きさに関係なくgが一様な範囲、で成立します。

二つの物体間に生じる引力Fに関するエネルギーは、
その力によって移動した距離ｍ(先のh相当)との積になりますから、
このF*mを、m=0迄積分すれば、二つの物体間のエネルギーが求められます。

注) 先のmは[kg]、後者のｍは[m](長さ)なので、ご理解を。

この回答へのお礼

ごめんなさい、わかりづらいです。

お礼日時：2019/06/17 19:10