今、床に落ちているボールを拾って棚の一番上に置きました。
ボールの位置エネルギーは増えたはずです。
このボールの位置エネルギーは私の腕の筋肉のエネルギーが変換されたものであり
それはまた昨日食べた牛肉から変換されたものであり・・・と、
それはいいのですが、今度は逆に棚の上から床にボールを移しました。
私の腕のエネルギーも使いましたが、ボールの位置エネルギーも減少しました。
このエネルギーはどこに変換されたのでしょうか?

はじめて投稿させてもらいます。
自然科学が好きでよく本を読みますが疑問がでても
質問する相手がいなくて困っていました。
低レベルで恥ずかしいのですが・・・。
よろしくお願いいたします。

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A 回答 (15件中11~15件)

今晩は(^^;



床に落ちたボールは、既に、回答されているとおりです。振動、音、時には光に変化します。その後は、殆どが熱エネルギーになってしまいます。このために、エントロピーが増加します。自然界では、エントロピーが絶えず増加するようです。これを熱力学第2法則と言います。

ここらへんはなかなか、難しくなってくるようです。これからいろんな本を読んでいくと、書いてあると思います。是非、頑張ってチャレンジして下さい。
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この回答へのお礼

さっそく回答をいただきありがとうございました。
これからも質問させていただきます。
よろしくお願い致します。

お礼日時:2001/06/15 21:36

力学的エネルギー保存則に、腕の筋肉のエネルギーを関与させることはできま


せん。したがって、位置エネルギーは何かのエネルギーを使って減少したので
はなく、「仕事」によって減少したことになります。
(「仕事」は重力と同じ方向に物を動かした場合にはマイナスになるからです。)

腕の筋肉のエネルギーの損失を知るには、高さごとに腕の筋肉にかかっている
負荷の総計を出すしかないでしょう。このときの「負荷」は、ボールが自由落
下しようとしているのを阻んでいることを前提に考えねばなりませんが。

この回答への補足

さっそく回答をいただきありがとうございました。
ボールが腕の力で床に下ろされた時にボールの為した仕事とはなんでしょうか?
腕にマイナスの仕事をさせた、ということでしょうか?
それと、エネルギー保存則に腕の筋肉エネルギーを関与させる事はできないので
しょうか?
太陽から来たエネルギーが植物になり、植物を食べた牛になり、牛肉を食べた
私の腕の筋肉になり、ボールを持ち上げた、では間違いでしょうか?
こういった、回答に対する質問はこの欄に書き込んでも再回答いただけるのかなぁ

補足日時:2001/06/15 21:20
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みなさんの回答されているエネルギーもそうですが、でも一番大きくエネルギーを


消費しているのは、重力によって加速されながら落ちて行こうとしてるボールを
腕が支えていることによるエネルギーではないでしょうか?

この回答への補足

さっそく回答をいただきありがとうございました。
ボールが失った位置エネルギーは、ボールを支えて床に下ろした腕の
エネルギーから熱となって発散した、ということでしょうか?
こういった、回答に対する質問はこの欄に書き込んでいいのかなぁ?
これでも再回答いただけるのかなぁ?

補足日時:2001/06/15 21:10
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まず床とボールの変形のエネルギーに変わります。


次にそれぞれの振動のエネルギーに変わります。
さらに音=空気の振動のエネルギーに変わり、
最後は熱のエネルギーになります。
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この回答へのお礼

さっそく回答をいただきありがとうございました。
これからも質問させていただきます。
よろしくお願い致します。

お礼日時:2001/06/15 21:08

ボールが床に落ちてぶつかったときに、ボールと床、そして空気の振動(音)、熱に変換しました。


それは床につながっている建材や地面、そして大気中を伝わりながら減衰ししていきました。

#低レベルどころか、とてもいい質問だと思いますけど。
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この回答へのお礼

さっそく回答をいただきありがとうございました。
これからも質問させていただきます。
よろしくお願い致します。

お礼日時:2001/06/15 21:05

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Qエネルギー保存則(位置エネルギーと熱エネルギー)

次の問いでどうしても理解出来ない点があります。


問)高さ84mのダムがある。
水の重力による位置エネルギーがすべてエネルギーに変化すると
放流により水の温度は何度上昇するか。
ただし、重力加速度は9.8m/s^2、水の比熱は4.2J/g/kとする


 位置エネルギーとエネルギーの和は=で結ばれるのですよね?

  放流した水の質量をm(kg)、温度上昇をt(℃)とするとエネルギー保存の法則より

    m×9.8×84=1000m×4.2×t
             t=0.196

    となっているのですが、なぜ水の質量mは1000でかけるのかが
    わかりません。
    どうしてなのでしょうか?
    また、位置エネルギー、熱エネルギーの公式は覚えておく方がよいのでしょうか。
 
    よろしくお願いします。

Aベストアンサー

私は理系ですが、公式は暗記していません。
どうやって覚えているかというと、

「位置エネルギーは、力に対して、その力をかける距離をかけたもの」
これって、仕事の定義と同じでしょう。

「比熱は、温度の上がりにくさを表す物質固有の比例定数」
「物質の量(質量)が多いほど、それだけ熱を与えないと同じだけ温度が上がらない」
これさえ覚えておけば、いつでも、
温度上昇 = 比熱 × 質量 × 与えた熱量
という式が書けます。
単位だけ書くと、
K = ? × kg × J
ですから、つじつまを合わせるためには、比例定数である比熱の単位は当然、K/(J・kg) になります。

問題では、K/(J・kg) ではなく K/(J・g) になってしまっているので、
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何をとぼけたことを!勉強してないことが明らか。
ベルヌーイの定理はエネルギー保存の法則そのもの。
何をとぼけたことを!勉強してないことが明らか。
ベルヌーイの定理はエネルギー保存の法則そのもの。
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(aは重力加速度 -> 9.8m/s^2と仮定)高さは1mなので、1=9.8・t^2/2で、t≒0.45。
地面に衝突時の速度は0.45・9.8=4.41m/sで、時速約16km/h 位になります。

これから後の計算はちょっと分かりません。
床面の固さ(衝撃をどれだけ吸収するか)や床の素材等(摩擦)でころがる距離は変わりますし、計算上では力が真下に加わった場合ころがらない事になります。しかし現実は床面は完全な平面でないためどちらかに転がる事になります。
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それと、手元に物理のテキストなどが無いため「無限遠を基準とする」という言葉自体分からないのですが、そのような言葉について解説してあるページなどありましたら、ご教授よろしくお願いします。

Aベストアンサー

今の話ですと,地球の中心からの距離を rとして,
ポテンシャル U(r) は力 F(r) と
(1)  F(r) = - dU(r)/dr
となるように定義されています.
力 F(r) の大きさは GMm/r^2 ですが,
これは引力ですから r 方向(中心から外向き)と逆方向を向いています
(Gは万有引力定数,M は地球の質量,m は人工衛星の質量).
したがって
(2)  F(r) = - GMm/r^2
と考えてください.
(1)(2)を比べると(あるいは積分して)
(3)  U(r) = -GMm/r + (定数)
となることがわかりますが,「無限遠を基準とする」というのは
(4)  U(∞) = 0
となるように選ぶということです.
すなわち(3)の定数はゼロにしなさいということになります.

あとは ADEMU さんご紹介のページにもありますように
遠心力と引力の釣り合いから
(5)  mv^2/r = GMm/r^2
で,両辺に r/2 を掛けると,左辺は
(6)  mv^2/2 = T
右辺は
(7)  GMm/2r = -U/2
になりますから,直ちに
(8)  2T = -U
が得られます.

この関係式は力学でビリアル定理と言われるものの特別な場合になっています.
(8)の係数の2や -1 はどのような系かによって変わります.
調和振動子(ばね+おもりの運動)で,1周期の運動エネルギーの平均値と
ポテンシャルエネルギーの平均値が等しくなっていますが(<T> = <U>),
それもビリアル定理の一例です.

今の話ですと,地球の中心からの距離を rとして,
ポテンシャル U(r) は力 F(r) と
(1)  F(r) = - dU(r)/dr
となるように定義されています.
力 F(r) の大きさは GMm/r^2 ですが,
これは引力ですから r 方向(中心から外向き)と逆方向を向いています
(Gは万有引力定数,M は地球の質量,m は人工衛星の質量).
したがって
(2)  F(r) = - GMm/r^2
と考えてください.
(1)(2)を比べると(あるいは積分して)
(3)  U(r) = -GMm/r + (定数)
となることがわかりますが,「無限遠を基準とする」という...続きを読む


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