No.1ベストアンサー
- 回答日時:
(1)ここでは「仕事」(力 × 距離)で求めるのでしょうね。
地球中心からの距離 r における重力
F = GMm/r²
を、Δrだけ持ち上げるのに必要は仕事は
ΔW = (GMm/r²)Δr
これをR~(R + h) で積分すると
W = ∫[R~R+h](GMm/r²)dr
= -[GMm/r][R~R+h]
= -GMm/(R+h) + GMm/R
= GMmh/[(R+h)*R]
従って、
ΔU = GMmh/[(R+h)*R] (A)
(2)打ち上げた速さを v とすると、運動エネルギーは
Ek = (1/2)mv²
これが、最高地点での(A)の位置エネルギーに等しいのて、
(1/2)mv2 = GMmh/[(R+h)*R]
よって
v = √2GMh/[(R+h)*R]
(3)上記(A)の式で、
ΔU = GMmh/[(R+h)*R]
= GMmh/[(1 + h/R)*R²]
≒ GMmh/R² ← 1 >> h/R による
よって
GM = gR²
を使えば
ΔU ≒ mgh
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見にくかったので、すいません。