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物理【単振動・万有引力】万有引力の力学的エネルギーの式には,なぜマイナスがつくのですか。

【単振動・万有引力】万有引力の力学的エネルギーの式には,なぜマイナスがつくのですか。

万有引力の力学的エネルギーの式には,なぜマイナスがつくのかわかりません。
エネルギーだからプラスなのではないですか。

進研ゼミからの回答


【質問内容】
重力と同じように,万有引力は保存力であり,万有引力による位置エネルギーを考えることができる。
万有引力による位置エネルギーの基準は,万有引力の大きさが0となるような,十分に遠方の点である無限遠を選ぶことが多い。


【単振動・万有引力】万有引力の力学的エネルギーの式には,なぜマイナスがつくのですか。

≪万有引力の力学的エネルギーの式には,なぜマイナスがつくのですか。≫

万有引力の力学的エネルギーの式には,なぜマイナスがつくのかわかりません。
エネルギーだからプラスなのではないですか。

【質問への回答】
重力による位置エネルギーは,運動エネルギーや弾性力による位置エネルギーとは違って,基準の取り方によってマイナスになることもありましたね。
万有引力による位置エネルギーも同様に,無限遠を基準としているので,マイナスになるのです。
詳しく説明しましょう。

左下の図のように,重力による位置エネルギーの場合,基準となる高さより下にある物体の位置エネルギーは,マイナスになりました。


【単振動・万有引力】万有引力の力学的エネルギーの式には,なぜマイナスがつくのですか。

右上の図のように,万有引力による位置エネルギーの場合は,無限遠を基準として,万有引力の大きさが変わる広い範囲で考えます。
物体を,万有引力に逆らって逆向きに,無限遠に向かって運ぶとき,万有引力がする仕事は常にマイナスの値になります。
この仕事が,物体の万有引力による位置エネルギーに等しくて,常にマイナスの値となります。


【単振動・万有引力】万有引力の力学的エネルギーの式には,なぜマイナスがつくのですか。


【学習アドバイス】
位置エネルギーの場合は,基準の位置との差で位置エネルギーの大きさを測るので,値の正負は,基準の位置によって,変わるものなのです。

  • ここで紹介している内容は2017年3月時点の情報です。ご紹介している内容・名称等は変わることがあります。

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