No.2ベストアンサー
- 回答日時:
変数の取り方と基準の考え方が違うので形が違いますが、中身は同じものです。
「鉛直ばね振り子の力学的エネルギー保存則」は、「ばねの自然長」を基準にして、すべてのエネルギーを書き出したものですよね?
つまり
(a)「おもりをつるした伸びの長さ:x0」に対する「位置エネルギーの変化分」
(b)「おもりをつるした伸びの長さ:x0」に対する「ばねの弾性エネルギー」
(c)「おもりをつるした伸びの長さ:x0」からの「変位 x」に対する「位置エネルギー」「ばねの弾性エネルギー」
(d) ある初期条件(これには「おもりを引いて放した初期位置」とか「ある位置でおもりに与えた速度」といったもの)あるいは系の全エネルギーが与えられれば、それとの差が「運動エネルギー」になります。
「単振動のエネルギー」は、「おもりをつるした「伸びの長さ」を基準として、そこからの変位 x を変数として」表したものですよね。
つまり「基準位置からのポテンシャルエネルギー」を表わした式で、鉛直ばねの場合には「ポテンシャル」は「重力によるポテンシャル」と「ばねの弾性力によるポテンシャル」の和になります。(水平ばねの場合には、重力は働かないので、「ポテンシャル」は「ばねの弾性力によるポテンシャル」のみ)
その中に「ばねの弾性エネルギー」と「位置エネルギー」が含まれ、そのエネルギーが「その変位での運動エネルギー」に等しくなります。
ある初期条件(あるいは全エネルギー)が与えられれば、それとの差が「運動エネルギー」になります。
「同じものの見かけが違う」だけですから、「すっきりしていていい」とかいうようなものではありません。
おもりにつるした「皿」の上に「おもり」を載せて、この「おもり」が「皿から浮き上がるかどうか」というような問題では、上のケースを使わないと求まらないと思います。
No.3
- 回答日時:
式は短くなるけど素直な立式からは出てこないし、後で説明が面倒。
後でもし「弾性エネルギーのみ計算せよ」等と言われると
対応が面倒。
変数変換して、簡単に解く手法としては良いが、
最初の立式としてはお勧めしない。
No.1
- 回答日時:
後者は前者=運動エネルギーと位置エネルギーから成る式 を整理した式だから
後者がスッキリしているのは当たり前のこと
ただ、使い勝手の優劣は出題のされかた次第ではないでしょうか?
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