高校物理

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5分で解ける!重力による位置エネルギーに関する問題

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5分で解ける!重力による位置エネルギーに関する問題

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この動画の問題と解説

練習

一緒に解いてみよう

高校物理 運動と力54 練習 全部

解説

これでわかる!
練習の解説授業
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基準点からの位置エネルギーを考える問題です。 基準点の位置をどこに取るかによって位置エネルギーが異なる ことに注意して、問題を解いてみましょう。

基準点は地面

高校物理 運動と力54 練習 (1)と図

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地面を基準点とする場合です。基準点は、 位置エネルギーが0になる場所 でしたね。点Aにおける位置エネルギーUgは、物体Aの質量m[kg]と重力加速度gと高さh[m]を用いて求めることができます。 位置エネルギーの公式Ug=mgh に、m=2.0[kg]、g=9.8[m/s2]、h=5.0[m]を代入して求めましょう。

(1)の答え
高校物理 運動と力54 練習 (1)解答全て
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また問題では聞かれていませんが、物体Bの位置エネルギーは基準点にあるので、もちろん0ですね。

位置エネルギーがマイナスになることも!?

高校物理 運動と力54 練習 (2)

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(1)と基準点が変わっていることに注意してください。(1)では地面を基準にしていましたが、この問題では5.0[m]での高さを基準としています。つまり高さ5.0[m]の位置での位置エネルギーが0となるんですね。

高校物理 運動と力54 練習 (2)の答えの図

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ここで、物体Bは基準点と比べて下にあり、h=−5.0[m]となります。つまり、このように位置が下にあるとき、位置エネルギーはマイナスになるのですね。 Ug=−mgh に、m=2.0[kg]、g=9.8[m/s2]、h=5.0[m]を代入すると、位置エネルギーは以下のように求められます。

(2)の答え
高校物理 運動と力54 練習 (2)の答え
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物体が 基準点よりも上にある場合、位置エネルギーは正の値。下にある場合は負の値になる ということをしっかりと覚えておきましょう。

重力による位置エネルギー
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