運動エネルギーは速度の2乗に比例する

運動エネルギーは速度の2乗に比例する
運動エネルギーは速度の2乗に比例するといいます。そこで、エネルギーが4倍になる例を挙げるので正しいか教えてください。

1、回転しているモーターの回転数を2倍にする。
2、動いているピストン式エンジンの回転数を2倍にする。
3、動いているピストン式圧縮機のピストンの往復速度を2倍にする。

問題は3でピストンの往復速度を2倍にしても仕事量は2倍にしかならないからエネルギーは4倍にはならないと言われました。もしそうならなぜそうなるのか説明をお願いします。

No.1 ベストアンサー 回答者： vingbing 回答日時： 2010/05/26 16:26

ピストンの往復速度を2倍にするとピストンの運動エネルギーは４倍になります。

内燃機関としての燃料ガスがピストンにする仕事は２倍ですが、
燃料ガスがピストンにする仕事のうち大部分は外部の仕事になり（車を加速し？）、あるいは摩擦熱として消え、その残りだけがピストンの運動エネルギーになっているわけです。

従いまして、
「問題は3でピストンの往復速度を2倍にしても仕事量は2倍にしかならないからエネルギーは4倍にはならないと言われました。」は議論のはき違えというか、議論の俎上にのらないというか、そんな感じです。

この回答への補足

圧縮機とは空気を圧縮するためのものですが、このピストンの運動エネルギーが4倍であっているのなら、不思議なことが起こります。
それは、1つのピストンで圧縮するより、2つのピストンで往復速度を半分にして圧縮した方がエネルギーが半分で済むということです。同じ量の空気を圧縮しているにもかかわらず、往復速度を半分にすればエネルギーは4分の1ですむと言う理屈からです。これはおかしくありませんか?

補足日時：2010/05/26 20:32