【中3理科】力学的エネルギーの保存とエネルギーの保存

力学的エネルギーの保存とエネルギーの保存について学習します。それぞれどのような法則になるのか確認し、違いを理解しましょう。

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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。

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ることで成り立つ法則です。

このとき重要なのが、空気の抵抗や摩擦がはたらかないといった条件です。空気の抵抗や摩擦がはたらく場合、力学的エネルギーの一部が熱エネルギーなどに変換されてしまうからです。

力学的エネルギー

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100J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100J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ので、移り変わりはしますが循環はしないことも覚えておきましょう。

エネルギーの移り変わり

エネルギーの保存の確認問題

  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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