理科
中学生
解決済み

2Nの力で物体を横に引き続ける
という模試問題の解説で
【物体がされた仕事が大きくなるほど、物体の力学的エネルギーが増加する】
とあったのですが…

位置エネルギーは変わっていないし、
速さや質量が大きくなったわけでも無いので運動エネルギーも変わらないはずなのに
なぜ力学的エネルギーは増加するのでしょうか、?
乱文失礼しました。

回答

✨ ベストアンサー ✨

運動方程式というのを勉強したらわかるようになりますが、たぶんやってないので抜きで説明します。
例えば、なめらかなスケートリンクを滑っている人がいるとして、この人には力はかかっていません。
なめらかなスキー場で人がスキーをしているとします。この人には重力を進行方向である斜面に平行な方向と進行方向に垂直な方向に分けてやったときの斜面に平行な分力を受け続けています。(このように力を分解することをx成分とy成分にわけるといいます。あちこちに力が向いてるよりは統一されてる方がいいので、基本的に運動している方向とそれに垂直な方向の2つの方向の力にわけます。)
また、ものを上に投げます。どんどん減速して空中で止まって落ちてきます。
スキーではもちろん加速します。しかし、スケートリンクではずーっと同じ速度です。上に投げたら、その物体は投げたのとは反対方向に重力を受け続けて減速していきます。
すなわち、力を受け続けると物体は加速あるいは減速(進行方向と反対にうけた場合)をしますが、力を受けなければ等速で運動をして加速をしません。

ちょっと難しい話かもしれませんが、この加速度合いを加速度といい、aという文字で表すことが多いです。この加速度が正ならば進行方向に(軸の正の方向に)加速します。この加速度が負ならば、減速したり、進行方向(軸の正の方向)と反対方向に加速しながら戻ってきます。この加速度が0、すなわち加速していないときに、等速度運動をします。で、力Fはこの加速度aと物体の質量mの積ma=Fで表せるので、質量0はありえないので、力がはたらいているということが、aが0ではない、すなわち加速か減速をしているという説明になるんです。

ブドウくん

最後の方の話が理解できなかったら別にいいですが、力を受け続けたら加速、力を受けていなかったら等速の運動を続ける(慣性の法則)ということだけは覚えておいてください。

ブドウくん

加速するということは速さが変化するということです。
(t秒後の速さ=最初の速度+加速度×t秒という公式がある。)
速さが変われば運動エネルギーは変わります。

a y a k a

丁寧に説明して頂き本当に有難いです…
理屈までわかったのでスッキリしました‪‪☺︎‬
ありがとうございます!!

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回答

F=maより一定の力(この問題では2N)で物体は引き続けられるので、加速度が生じます。
加速度が生じるということは速度は上昇します。
速度が上昇するということは運動エネルギーも上昇します。

ピヨひこ

中学生でF=maの公式やってなかったかも知れないですね。
まあ、力を与え続けるということは物体が移動するということなので仕事が生じますね。
仕事が生じるということはエネルギーがあるということなので、力学的エネルギーは与え続ける力の大きさに比例して上昇していきます。

a y a k a

丁寧でまとまっており‬とても参考になりました💭
F=ma覚えておきたいと思います,ご回答有難うございました^^

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