物理物理学・力学理科

3分で簡単にわかる運動量保存と力学的エネルギー!違いや保存の法則を理系ライターがわかりやすく解説!

みんなは運動量と力学的エネルギーの違いについて説明できるか?力学的エネルギーについてのイメージはまだ分かりやすいが運動量とはなにを表す量なのかイメージしづらいんじゃないか?

この記事ではまず運動量と力学的エネルギーをそれぞれどういったものかを確認してから、2つの違いについて説明していくことにする。そもそも運動量とか力学的エネルギーを知らないような人にも分かるように丁寧に解説していくつもりだから安心してくれ!

今回は理系ライターの四月一日そうと一緒にみていくぞ!

ライター/四月一日そう

現役の大学生ライター。理系の大学に所属しており電気電子工学を専攻している。力学に関して現役時代に1番得意だった分野。アルバイトは塾講師をしており高校生たちに数学や物理の楽しさを伝えている。

運動量と力学的エネルギーってそれぞれどういうもの?

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運動量、力学的エネルギーの違いを理解しようとしてもそれぞれがどういったものかを理解していなければ分かりませんよね。逆にそれぞれをしっかり理解していれば両者を比較することで違いがわかりやすくなります。それでは次から運動量、力学的エネルギーの正体に迫っていきたいと思います!

1.運動量:運動の激しさを表す

1.運動量:運動の激しさを表す

image by Study-Z編集部

運動量はなにを表しているのでしょうか?簡単に説明するならば運動の激しさです!

みなさんは激しい運動といえばどのようなイメージでしょう?まずは速い運動であることが挙げられますね。後は物体の重さが関係しています。同じ速さなら軽い物体よりも重い物体のほうが激しい運動をしているといえますね。

以上のことから運動量は上の画像の式で表されます。速度と質量の積ですね。いくら重くても速度が0なら運動しているとはいえないので積で表すのが妥当といえます。

運動量で意識してほしいところは運動量には向きがあるということです。数学的な言葉を用いるとベクトル量であるということですね。向きは物体の進行方向と同じ向きにとります。

2.力学的エネルギー:運動エネルギーと位置エネルギーの和

2.力学的エネルギー:運動エネルギーと位置エネルギーの和

image by Study-Z編集部

次は力学的エネルギーですね。力学的エネルギーとは運動エネルギーと位置エネルギーの和のことです。上の画像の式で表されます。1項目が運動エネルギーで2項目が位置エネルギーです。詳細な説明は省略するので各自で学習してください。

運動エネルギーとは動いている物体が他の物体に仕事ができる能力を表しています。具体的に説明すると転がっているボールAが止まっているボールBに衝突したときに止まっていたボールBが動き出したとしましょう。このときAがBに仕事をしたということになるのです!

位置エネルギーも同じように位置エネルギーを持っている物体は他の物体に仕事ができます。

力学的エネルギーに関しては向きはありません。運動量がベクトル量だったのに対して力学的エネルギーはスカラー量ですね。

\次のページで「ベクトルとスカラーの違い」を解説!/

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