保存力②
では，ちょっとだけ大事にしたい「保存力」について。
まず，保存力の定義からいきましょう。
「保存力」とは，
はじめの位置と終わりの位置だけで仕事が決まるような力
のことです。
もう少しの間だけ抽象的な表現をすると，
この保存力のする仕事には，途中の経路は関係ない，
ということです。
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では具体的な話に入っていきたいと思いますが。
↓の図のような台を用意します。
【図】
台は床に固定されていて，粗い斜面を持っています。
10kgの物体を，台のA地点からB地点にゆっくり持ち上げることを考えます。
前回，仕事の原理について確認したから，
この先の話はもうなんとなく見えていると思いますが。
斜面を使って，A→Bの経路で持ち上げる場合と，
A→C→Bの経路で斜面を使わずに持ち上げる場合，
重力が物体に対してする仕事の値は同じですね。
重力加速度の大きさを10m/s2だとしたら，
重力がやる仕事は，－300Jです。
A地点から空中で物体をB地点に運んだ場合も，
重力がやる仕事は－300Jです。
極端な話(入試では極端な話ぢゃないけど)，
↓の図のような台を使ってA地点からB地点に運んでも，
重力が物体に対してする仕事は－300Jです。
【図】
このように，はじめの位置と終わりの位置をA地点，B地点に固定すれば，
どんな経路で物体を動かしても，重力がやる仕事の値は同じです。
だから，重力は保存力であると言うことができるのです。
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ぢゃあ，摩擦力は保存力なのでしょうか??
空中で物体をA→Bと運んだ場合は，摩擦力がする仕事は0ですが，
斜面を使ってA→Bと運んだ場合は，摩擦がする仕事は0ぢゃありません!!
ということは，経路によって仕事の値が違うので，
摩擦力は保存力ではないということですね。
このような，保存力でない力を，「非保存力」と呼びます。
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力学では，他にいろいろな力が出て来ますが，
逐一確認していたら日が暮れてしまうので，
何が保存力で，何が非保存力か，結論だけ書いておきます。
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保存力とは，
はじめと終わりの位置だけで仕事が決まる力のこと。
・保存力 → 重力，弾性力，浮力
・非保存力 → 摩擦力，垂直抗力，張力，空気抵抗力など
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なお，物理Ⅱに登場する力にも保存力がいくつかあります。
ここに載せたのは，あくまで物理Ⅰの力学で扱う力だけです。
そもそも，なんで「保存力」という名前がついているのか，
疑問に思っている人もあるかもしれません。
そしてこの「保存力」がなぜ大事なのか，いまいち分からない人もね。
それは，次々回に譲るということで。
次の「力学的エネルギー保存則①」の記事はこちら
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