中3理科 力学的エネルギーの保存とエネルギーの保存の違い

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中学3年の理科でエネルギー移り変わりまで学習が終わると必ず出てくるのが、力学的エネルギーの保存とエネルギーの保存を混合してしまっている生徒です。意味が異なりますので、今回しっかりと復習を行いましょう。

力学的エネルギーの保存とエネルギーの保存

両者は名前が非常によく似ていますが、中身が全然異なります。しっかりと判別できると同時に、記述でもしっかりと書けるようになることが大切です。

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力学的エネルギーの保存

空気の抵抗や摩擦がない場合、位置エネルギーと運動エネルギーの和である力学的エネルギーは一定に保たれ変化しないのが力学的エネルギーの保存(力学的エネルギー保存の法則)です。

振り子の運動や斜面を物体が移動するような運動、自由落下運動などで成り立つ法則で、位置エネルギーと運動エネルギーが互いに移り変わっていることで成り立つ法則です。

エネルギーの保存

すべてのエネルギーの移り変わりを考えると、その総量は一定で変化しないというのがエネルギーの保存(エネルギー保存の法則)です。

エネルギーは常に色んなエネルギーに移り変わります。でも最初にエネルギーが100あったとすると、そのエネルギーが運動エネルギーや音エネルギーや熱エネルギーなどに移り変わっても、その合計は元のエネルギー量の100と変わらないということです。

最終的にエネルギーは熱エネルギーとなって空気中に出ていってしまうことになることも覚えておきましょう。

練習問題

  1. 空気の抵抗や摩擦がない場合、位置エネルギーと運動エネルギーの和が一定に保たれることを何というか。
  2. すべてのエネルギーの移り変わりを考えると、その総量が変化しないことを何というか。
  3. 振り子が元の高さまで上がってくる。これは何の法則で説明できるか。
  4. 力学的エネルギーの保存とは何か。簡潔に説明せよ。
  5. エネルギーの保存とは何か。簡潔に説明せよ。

解答

  1. 力学的エネルギーの保存
  2. エネルギーの保存
  3. 力学的エネルギーの保存
  4. 空気の抵抗や摩擦がない場合、力学的エネルギーが一定に保たれること。
  5. すべてのエネルギーの移り変わりを考えると、その総量が変化しないこと。

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