運動エネルギー
- よみ
- うんどうえねるぎー
- 英語
- kinetic energy
ある質量$$m\mathrm{〔N〕}$$を持ったハンマーが基準面の高さ$$z\mathrm{〔m〕}$$にあるとすると、これを落下させるときの速度$$v$$とした場合の運動エネルギーは、
$$T=\frac{1}{2}mv^2\mathrm{〔N \cdot m〕}$$
となり、ハンマーを落下させたときの位置エネルギー$$mgz\mathrm{〔N \cdot m〕}$$がそれと同量の速度を持つ運動エネルギーに変化したことになる。
ニュートンの運動の第二法則によれば、外力$$f$$と質量$$m$$と加速度$$x$$の間に、
$$f=m\ddot{x}$$ | ① |
が成立する。これに微小な距離$$\mathrm{d} x=\dot{x} \mathrm{d} t$$をかけると、
$$\mathrm{d}W=m\ddot{x} \dot{x}\mathrm{d} t$$ | ② |
は微小時間$$\mathrm{d}t$$当たりの仕事量になる。したがって、これを時間$$0$$から$$t$$まで積分すれば、その間の仕事量(運動エネルギー)は、
$$W=\int_{0}^tm\ddot{x} \dot{x} \mathrm{d} t=\left[ \frac{1}{2}m \dot{x} \right] _0^t$$ | ③ |
と表される。
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