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この物体がもつ重力による位置エネルギーU[J]
は,重力加速度の大きさg〔m/s²] を用いて,次式で表される。
重力による位置エネルギー
U=mgh
・・・ (13)
U[J] ・・・重力による位置エネルギー, m[kg] ・・・ 物体の質量
g [m/s2] ・・・重力加速度の大きさ, [m] ・・・ 基準面からの高さ
式 (13) の導き方 質量 m[kg]の物体が,基準面
からの高さん [m]の点Pで, 自由落下を始めた
とする。 基準面上の点0まで落下する間に,重
力が物体にする仕事は, mg×h〔J〕 となる。 式
(9) から, 点Oにおいて, 物体は, mgh 〔J〕 と等
しい運動エネルギーを得る (図1)。 このとき,
物体は,他の物体に仕事をする能力をもってお
り点Pでmgh 〔J〕のエネルギーをもっていた
とみなすことができる。 このことから, 式 (13)
が導かれる。
h
P
0
高さん
質量m
mg
重mg
速さ
0
運動エネルギー)
基準面
重力物体に mgh
の仕事をする。
点における物体の
運動エネルギーは、
mgh となる。
基準面
mg
図12 重力による位置エネルギー
式(9) 1/2mv²-1/2mv²=w W Op.97
重力による位置エネルギーは,重力に逆らって物体をもち上げる仕事に相
当するエネルギーが,物体にたくわえられたものと考えることができる。