例題 1
ジェットコースターが摩擦なしで最も高い点から出発する。最高点と最低点で位置エネルギー(PE)と運動エネルギー(KE)はそれぞれどうなるか?
1最高点は高さが最大なのでPEが最大で、速度0で出発するならKE=0である。
2最低点は高さが0なのでPE=0で、その分KEが最大になる。
▸ 最高点: PE最大・KE=0 / 最低点: PE=0・KE最大
高さが減るとPEがKEに変わり、速度が大きくなる。
単元テスト
力学的エネルギー保存についての説明として正しいものは?
①低い所へ下りるほど位置エネルギーが大きくなる
②摩擦がなければ位置エネルギーと運動エネルギーの和は一定である
③最高点で運動エネルギーが最も大きい
④運動エネルギーが大きくなると力学的エネルギーも一緒に大きくなる
⑤実際に摩擦があっても力学的エネルギーは保存される
▸ ② 摩擦がなければ位置エネルギーと運動エネルギーの和は一定である
1高い所ほど位置エネルギーが大きく(①誤)、最高点ではKEが0でPEが最も大きい(③誤)。
2摩擦がなければPE↓の分KE↑なので和は一定で(④誤・和は保存)、実際は摩擦で力学的エネルギーが熱に変わって減る(⑤誤)。摩擦がなければPE+KEは一定である(②正)。