はい，ここから「力学的エネルギー」についてです。
ここで新しく学ぶ知識を4つに分けておきましょう。
以下のようになります。
(1)
エネルギーの原理
(2)
保存力
(3)
力学的エネルギー保存則
(4)
エネルギーの解法パターン
では，はじめの「エネルギーの原理」，いきますか。
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エネルギーの原理①
はい，いよいよやって来ました，「エネルギー」!!
エネルギーについては，力学の問題のこれまたメインですから，
ここひとつしっかり理解しましょうね!!
まずは「エネルギーの原理」と呼ばれるものから確認してもらいたいですが，
記事を2つに分けて説明します。
①
仕事
②
エネルギーの原理
準備はよろしいでしょうか。
エネルギーの定義から言います。
エネルギーとは…，
物体に対して仕事をするはたらき
のこと。
はい，もう一度言います。
エネルギーとは…，
物体に対して仕事をするはたらき
のこと。
チンプンカンプン!!
みゅぅ～っ，もうこんなブログ読むのや～めたっ!!
まぁそう言わずに頑張って以下の文章を読んでもらいたい。
なお，「KPP
」には，もちょっとわかりやすく書いておきます。
とりあえず「仕事」って何なのかわからないと，エネルギーもわからないですね。
そこでまず，「仕事」って何なのか確認しましょう。
∽-∽-∽-∽-∽-∽-∽-∽
力学では，力の効果を表す量として2通りあります。
ここで「力の効果」と言っているのは，
物体に力を加えたら，物体の運動の様子がどれくらい変わるか，
っていうことです。
同じ力を加えるといっても，
一瞬だけチョンっと力を加えるのと，長い間ず～っと力を加えるのとでは，
物体の運動の変化の具合って，違うように思いますよね?? ね!?
その「チョン」とか「ず～っと」とかいう表し方に2通りあるから，
力の効果に2通りあるってことなんです。
もっと具体的に言いましょう。
「チョン」とか「ず～っと」っていう度合いを，距離だと考える表し方と，
「チョン」とか「ず～っと」っていう度合いを，時間だと考える表し方，
この2通りです。
時間だ，と捉える考え方は物理Ⅱで扱いますので，
この考え方はここでは後に回すことにします。
距離だ，と捉える考え方をこれから扱っていきます。
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皆さんに，簡単そうな問題を出しましょう。
あなたが自転車に乗っている状況を思い浮かべてみてください。
300Nの大きさの力を，進む方向に2mだけ受けたときと，
同じ300Nの大きさの力を，進む方向に20mも受けたとき。
運動の様子はどっちが大きく変わるでしょう??
後者です，はい正解～っ!!
もうちょっと状況をイメージしやすいように，↓の図を見よ。
【図】
このブログを読んでいる高校生には女性もいますから，
男子生徒との中間をとって，あなたの体重を50kgとします。
自転車の質量を10kgとすると，あなた＋自転車の質量は60kgだ。
つまり，あなた＋自転車が受ける重力は約600Nですね。
んでもって，傾斜角30度の坂道をあんたが自転車で走る。
速さ0でスタートして，ブレーキかけずに自然に任せてあんたは走る。
この坂道であんた＋自転車が，坂道と平行な方向に受ける力の大きさは，
300Nっていう一定の大きさになりますね??
ぢゃあ，この坂道が2mだったときと20mだったときと比べて，
あなたが坂の下に到着した後，自転車の速さはどっちが速いか??
っていうことを考えればいいワケです。
わかるね??
坂道が20mのときのほうが，結果は速くなります。
というワケで，「力の効果」として距離が関係しているということ。
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そこで，このときの力の効果「仕事」を次のように定義します。
仕事 ＝ 力 × 距離
ただし，ここでいう力は，「一定の力」のことなので注意。
向きも大きさも一定の力のことね。
一定の力を加えて，ある距離を動かしたときの，
力×距離を仕事というのだということです。
そして，もうひとつ注意しておかなければならないことは，
仕事には「正」と「負」があるということ。
さっきの図には重力しか書いていなかったのですが，
自転車には垂直抗力もはたらいています。
もし急ブレーキかけて，自転車の後ろのタイヤをストップさせたら，
自転車には摩擦力もはたらきます。
【図】
力の方向と，物体の動く方向が一致しているとき，
その力は「正」の仕事をする，って考えます。
力の方向と，物体の動く方向が真逆であるとき，
その力は「負」の仕事をする，って考えます。
力の方向と，物体の動く方向が垂直であるとき，
その力は仕事をしていない，仕事は0である，って考えます。
だから，この自転車に乗っている場合にあてはめてみましょう。
重力の分力(坂道に平行な方向の力)は正の仕事をしていて，
垂直抗力のする仕事は0で，摩擦力は負の仕事をしている，
ってことですね!!
では，ポイントを確認しましょう。
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仕事とは， 力×距離 のことである。
ただし，ここでいう「力」とは，「一定の力」のことである。
また，仕事には正負があり，
物体にはたらく力の向きと，物体が動く向きが，
一致 → 正の仕事
真逆 → 負の仕事
垂直 → 仕事0
である。
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次の「エネルギーの原理②」の記事はこちら
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