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2021年4月26日月曜日
位置エネルギー U=mgh は宇宙で無限になる？
このページでは、位置エネルギーの公式 U = mgh が高いところにある宇宙で無限大になるのかどうかについて説明いたします。
Point
エネルギーの 0 (ゼロ) の基準は、宇宙の無限遠！
これは物理学でそう決めているものなので、おさえましょう。
無限遠には星も粒子もなにもないですし、どんな大きな星の重力も遠くにいくと弱まるので、重力エネルギーはゼロです。もっと言うと、光も電波も遠くにいくと弱まるので、電気や磁気のエネルギーも、その他のエネルギーも全部ゼロになります。
なので、U = mgh は宇宙で無限大にはなりません。
解説
エネルギーが 高い点 → 低い点 の向きに "力" がはらたきます。
物は地球の中心に落ちるので、当然高い場所の方がエネルギーが高くなります。
ただし、高いといっても最大で無限遠点のゼロであることに注意しましょう。
位置エネルギーは、どこでも負の値しかとりません。
ではなぜ、U = mgh なのでしょうか。
これは、この公式がエネルギーゼロの基準を地球表面に設定しているからです。
地球表面にゼロを置いて見ると、高い場所の方が高エネルギーなのです。
無限遠点を基準にすると、U = mgh ではなく、もっと長くて面倒な公式になります。高校くらいで習います。
なので、最初は使いやすくてシンプルな地球表面が基準の U = mgh をみんな習います。
そして、無限遠基準の難しい公式を知った後もなお、簡単できれいな U = mgh がイイので、普通は誰でも位置エネルギーの公式というと U = mgh と言います。
以上です!
ライター: Minem
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