この問題が分かりません。 解説を見たら、10mの時のK、U、Eの値は理解できました。（公式に当てはめ

この問題が分かりません。
解説を見たら、10mの時のK、U、Eの値は理解できました。（公式に当てはめるだけだったので…）
ですが、5.0mと0mは意味がわかりません。
そもそもEがよくわかっていません…。
力学的エネルギーとはなんでしょうか。
この問題を誰か詳しく解説して欲しいです。

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2018/02/07 18:33

運動エネルギーは、「運動する」ことにより持つエネルギーです。

（説明になっていないか？）
位置エネルギーは、「高いところ」にあるほど「重力」を使って仕事ができることから、その「高さ」によって持つエネルギーです。

「エネルギー保存の法則」により、「位置エネルギー」と「運動エネルギー」の合計が一定値を維持します。その合計を「力学的エネルギー」といいます。従って、
　　E = K + U
ということです。

質量 m (kg) の物体が速さ v (m/s) で運動するときの運動エネルギーは
　　K = (1/2)mv² (J)
質量 m (kg) の物体が基準の位置(=位置エネルギーゼロ）からの高さ H (m) のときの位置エネルギーは、重力加速度を g (m/s²) として
　　U = mgH (J)
です。

この場合には、
　　E = K + U
の関係を逆に使って、
　　K = E - U
で物体の落下速度を求める問題なのだと思います。
落下させる最初は、物体は静止しているので「位置エネルギー」のみを持っていて、落下するに従ってそれが「運動エネルギー」に変わる。

つまり
・高さ 10m：地面（0 m）を基準にすれば、位置エネルギー：mgH (H=10 m)、運動エネルギーゼロ（静止）
　　合計エネルギー K は、H=10 m の位置エネルギーがすべて。
・高さ 5m：位置エネルギーは、mgh (h=5 m) に減少。減った分(= mg(10 - 5) ）が運動エネルギーになっている。
　　合計エネルギー K は、h=5 m の位置エネルギーと、位置エネルギーが減った分(= mg(10 - 5) ）の運動エネルギーとの合計。（結果的に合計は変わらない）
・高さ 0m：位置エネルギーはゼロに減少。減った分(= mg(10 - 0) ）が運動エネルギーになっている。
　　合計エネルギー K は、位置エネルギーが減った分(= mg(10 - 0) ）の運動エネルギーがすべて。（結果的に合計は変わらない）

No.2 回答者： majimelon37 回答日時： 2018/02/13 17:54

人間は食事からエネルギーを取らないと生きていけません。

自動車はガソリンのエネルギーで走ります。たいていの機械は電気のエネルギーを使って動きます。人間はこれらのエネルギーを使って生きています。
ガソリンも食品も使えば無くなるのに、エネルギーは使っても、無くなりません。
ガソリンのエネルギーは、使っても、無くならないで、その形が熱に変わるので、地球温暖化になります。エネルギーは形が変わるだけで、増えることも減ることもないということをエネルギー保存則といいます。この法則は１８世紀以来１００年ぐらいの研究で解りました。食品やガソリンの化学エネルギーや、電気や熱のエネルギーは直接、目に見えないし、電気や化学をたくさん勉強しないと、同じエネルギーだということも分かりません。力学エネルギーは目に見えて、測るのが易しいので、それを研究して、人類が初めて、エネルギーというものを発見しました。その研究が、あなたの質問した問題です。小球を勢いよく坂道を投げ上げると、坂の上の方まで昇る勢いを持っています。この勢いを運動エネルギーといいます。逆に坂の上の方に置いてある小球は、ころがり落とすと、坂の下に来た時は速い勢いで走るので、運動エネルギーを持ちます。このエネルギーの元は、小球が坂の上の方に置いてあったことが原因です。高い所に置いてあることは、エネルギーの元を持っていることです。坂道がでこぼこしていると、運動がさまたげられて、熱エネルギーに変わってしまうので、もっとよい実験方法は、小球を真上に投げ上げることです。人が投げ上げると、疲れるので、鉄砲玉でも、投球マシーンでも同じことです。
それが、あなたの質問した問題です。高い所に置いてあることは、エネルギーの元といいました。それを位置のエネルギーといいます。
位置のエネルギーは高さ×ｇで測れます。運動エネルギーは速度ｖと質量ｍから
(1/2)ｍｖ^2で測れます。E＝(1/2)ｍｖ^2＋ｍｇｈという数式は、ニュートンの運動方程式に(ｖをかけて)積分すると証明できます。
この問題からわかることは、１、速度の勢いはエネルギーです。２、高い位置は位置のエネルギーを持つこと。3、エネルギーは、測定して数量で扱うことができる。
4、エネルギーは形を変えることの一例で、位置のエネルギーと運動エネルギーは
互いに形を変えることです。
応用：水力発電所は高い山に降った雨の、位置のエネルギーを水流の運動エネルギーに変え、発電機を回して電気エネルギーを作る工場で。その原理の一端を見たわけです。残った問題：高温の熱エネルギーは、例えば火力発電やエンジン内のガソリンの燃焼は役に立つが、低温の熱は役に立たない。この問題を解決するのは熱力学です。