重力ポテンシャルエネルギーと位置エネルギーとの比較

重力ポテンシャルエネルギーと位置エネルギーは、物理的物体の力学と静力学における重要な概念である。本稿では、まずこの2つの概念について簡単に説明し、その上で両者の類似点と相違点を比較する。

重力位置エネルギーとは？

重力ポテンシャルエネルギーを理解するためには、重力場に関する予備知識が必要である。重力はどんな質量にも起因する力である。質量は重力の十分条件である。どんな物体の周りにも重力場が存在する。質量m1とm2、その間の距離をrとすると、この2つの質量の間に働く重力はG.m1.m2/r2、ここでGは万有引力定数である。負の質量は存在しないので、重力は常に魅力的である。反発するような重力はない。ここで重要なのは、重力も互いに影響し合っているということです。つまり、m1がm2に及ぼす力と、m2がm1に及ぼす力は等しく、逆である。点の重力ポテンシャルは、無限遠からある点までの単位質量あたりにかかる仕事量と定義される。無限遠の重力ポテンシャルはゼロであり、なすべき仕事は負であるから、重力ポテンシャルは常に負である。物体の重力ポテンシャルは、無限遠のある点からその点までの物体が行う仕事として定義されます。これはまた、重力ポテンシャルと物体の質量の積に等しい。物体の質量は常に正であるから、どの点においても重力ポテンシャルは負であり、したがって、どの物体の重力ポテンシャルエネルギーも負である。

位置エネルギーとは？

物体の位置エネルギーは、その物体が置かれた結果生じるエネルギーである。位置エネルギーにはさまざまな形態がある。重力ポテンシャルエネルギーとは、物体が置かれた結果、その質量を獲得するポテンシャルエネルギーのこと。電位エネルギーは、静電ポテンシャルエネルギーとも呼ばれ、物体の配置によって電荷が発生するエネルギーである。磁界の作用による電気エネルギーは、磁性ポテンシャルとも呼ばれる。重力ポテンシャルエネルギーは負にしかならない。位置エネルギーには、他にも核位置エネルギー、化学位置エネルギー、弾性位置エネルギーなどがある。ポテンシャルエネルギーは、接触力によって発生することがあります。このポテンシャルエネルギーは弾性ポテンシャルエネルギーで得られます。その他の位置エネルギーは、ほとんどがフィールドによって生成されます。