エネルギー保存則を「水平投射」のシミュレーターで理解しよう！[物理入門]

2021-05-11　

「エネルギー保存則」をシミュレーターで確かめてみよう！

前回記事で、エネルギー保存則とは何かを少し説明しました。ただ積分とか出てきてややこしかったです、、、
　
前回は自由落下で、運動エネルギーが位置エネルギーに変わる様子を確認しました。今回は前回の続いて「水平投射」の場合のシミュレーターを交えて、実例でエネルギー保存則とは何かを説明していきます！

エネルギー保存則とは、「運動エネルギー」や「位置エネルギー」の合計が常に一定に保存されるという法則です。各エネルギーの定義は↓の通りです。

運動エネルギー

質量m、速度vの物体のエネルギーは
\( \displaystyle \large \frac{1}{2}mv^2 \)

位置エネルギー

高さhにいる物体のエネルギーは
\( \displaystyle \large mgh \)
* g=9.8(重力加速度）

この2つの合計値は常に一定の値になるんです！

エネルギー保存則

\( \displaystyle \frac{1}{2}mv^2 + mgh = 一定 \)

それでは水平投射運動の動きで、「運動エネルギー」と「位置エネルギー」がどう変化するか実験してみましょう！

前提

操作方法

色々な高さから水平投射させて、実験してみましょう！

初期y

100

初速x

経過時間 : 0.0 秒

速度v : 0.0 m/s

位置エネルギーを青色,運動エネルギーを赤色で示しています

再生速度

1.0

↑このバーで再生の速度変更・一時停止ができます

「水平投射」の場合は、自由落下の場合と少し動きが異なります。

地面に衝突する瞬間に、エネルギーが全て運動エネルギーに変わりますが、、、

自由落下の時とは違い、頂点でも運動エネルギーは少し残ります。これは水平投射ではx方向に一定の速度があるからです！

ということで、x,y方向と二次元に移動する場合は運動エネルギ－全てが位置エネルギーに変わるわけじゃないんです！自由落下の場合とそこが違うので注意しましょう！
　
　

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3．「水平投射」でのエネルギー保存則(本記事)