宇宙での力学的エネルギー保存則 【(運動エネルギー)＋(万有引力による位置エネルギー)＝一定】に、

宇宙での力学的エネルギー保存則
【(運動エネルギー)＋(万有引力による位置エネルギー)＝一定】に、
重力による位置エネルギーが含まれないのはなぜですか？


｢宇宙規模では重力による位置エネルギーというものが存在しないから｣なら分かりますが、mghって別にhに定義域(∞まで飛ばしちゃだめ)がある訳では無いと思いますし…

(運動エネルギー)＋(万有引力による位置エネルギー)＋(重力による位置エネルギー)＝一定
かと思うのですがなぜ違うんですか？

また、宇宙規模では
(運動エネルギー)＋(重力による位置エネルギー)＝一定
は、成り立たないということですか？



質問がまとまっていなくてすみません…

No.4 ベストアンサー 回答者： masterkoto 回答日時： 2020/02/11 16:00

重力とは地表付近における万有引力の近似です

詳しく言うと、本来は万有引力の法則にのっとり、地表付近でも高度が高くなるほど地球からの引力は小さくなるのですが
「地表付近では高度差による引力の変化は微差」とみなし、一定であるとしたものが重力mgなのです
したがって、地表付近でしか重力という考え方は通用しません
（高度が高くなるほど高度差による引力の差は大きくなり、微差とは言えなくなるから）
だから、宇宙空間では　重力の位置エネルギーという考え方も通用しません
また、地表付近では　重力（引力）関係の位置エネルギーを
重力による位置エネルギー　としても良いし
万有引力による位置エネルギー　としても良いですが
これらは本質的に同質のものなので
(運動エネルギー)＋(万有引力による位置エネルギー)＋(重力による位置エネルギー)
＝(運動エネルギー)＋(引力関関係の位置エネルギー)＋(引力関係の位置エネルギー)＝一定
では同質のものがダブってしまいますから
重力の位置エネルギーか、万有引力の位置エネルギーのどちらか一方だけを考えればよいことになります

なぜこれらが同質かというと
どちらの位置エネルギーも星（地球）の引力に逆らって地球から高度ｈ地点まで物体を運ぶのに必要な仕事を意味するからです
どちらも物体を持ち上げるのに必要な仕事だから、本質的に両者は同じエネルギーというわけです
ただし、重力は地表面を
万有引力は無限遠点を　
位置エネルギーの基準にしているところは相違しています

No.3 回答者： けこい 回答日時： 2020/02/11 15:58

位置のエネルギーはエネルギーとしてはマイナスです

質量Ｍの表面から、質量ｍを無限の遠くにまで引き離すためのエネルギーを積分してみてください
マイナスだという事が分かるはず

するとこういう仮説が生まれてくる
ビッグバンの前、混沌空間のエネルギーはゼロだった
宇宙が誕生し、体積が膨張するとマイナスのエネルギー、つまり位置のエネルギーが発生し
保存則によりそれと同じだけの物質のエネルギー、つまりプラスのエネルギーが発生した

だけどこの仮説だとヒッグス場が産出できない
大統一理論が間違っているからだと結論付けるしかない

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2020/02/11 15:56

「万有引力による位置エネルギー」と「重力による位置エネルギー」は、

同じ意味です。
地表に於ける重力は、地球とのその物体の間に働く万有引力なのです。

この回答へのお礼

ありがとうございます！

お礼日時：2020/02/11 16:41

No.1 回答者： ShowMeHow 回答日時： 2020/02/11 15:38

万有引力による位置エネルギーを（地球表面付近等で）局所的に定義したものが、重力による位置エネルギーです。

この回答へのお礼

ありがとうございます！

お礼日時：2020/02/11 16:41