エネルギー保存則のポテンシャルエネルギー

エネルギー保存則はポテンシャルエネルギーでも通用しますか
重力があるなら斥力が働かないと重力が永遠に生み出され続けると思うのですがどうですか

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2024/10/26 13:08

「力」はエネルギーの源ではありますが、エネルギーそのものではありません。

「力」と「変位」（その力で動かすこと）によって「仕事」はでき、その「仕事」によってエネルギーが増減します。

「ポテンシャルエネルギー」にはその「変位」の概念が入っていて、その「変位」を逆にたどることで他のエネルギー（運動エネルギーや熱エネルギー）に変換することが可能です。
「重力による位置エネルギー」であれば、ある質量のものを高いところから低いところに移動させれば、その「高低差」分のエネルギーを取り出せます。高低差に相当する「仕事」をします。
逆に、「仕事」を加えて低いところから高いところに移動させれば、位置エネルギーが増加します。
それが「エネルギー保存則」です。

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2024/10/25 14:29

まず、初等力学を勉強しよう。

力とエネルギーの区別をできるようになろう。

力が有る→エネルギーを生み出し続ける

はまるで成り立たない。

No.1 回答者： fadklsj 回答日時： 2024/10/25 12:16

はい、エネルギー保存則はポテンシャルエネルギーでも成り立ちます。

エネルギー保存則は、孤立系においてエネルギーの総量は変化せず、異なる形態に変換されるだけであるというものです。

重力ポテンシャルエネルギーの場合、物体が地球から遠い位置にあるほど高いポテンシャルエネルギーを持ちます。物体が地球に近づくにつれて、ポテンシャルエネルギーは減少しますが、それと同時に運動エネルギーが増加します。そして、エネルギーの総和は一定に保たれます。

重力と斥力についてですが、重力は引力であり、斥力とは反対の力です。重力が永遠に生み出され続けるという考えは誤解です。重力は質量を持つ物体間に働く力であり、質量がそこにある限り存在し続けますが、新たに生み出されているわけではありません。

例えば、地球と物体の間には重力が働いています。物体が地球に落下するとき、重力によってポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに変換されます。しかし、この過程で重力エネルギーが新たに生み出されているわけではなく、すでに存在していたポテンシャルエネルギーが別の形態に変換されているだけです。

斥力に関しては、電磁気力などが該当しますが、重力とは異なる性質の力です。重力と斥力がバランスしている状況も存在しますが、これは重力が生み出され続けていることを意味するわけではありません。

重力は物体の質量に起因する力であり、その力は保存されます。エネルギー保存則は、あらゆる物理現象に適用される基本法則であり、重力も例外ではありません。