保存力と力学的エネルギーの保存(1)

今、質量\(m\)[kg]の物体を直線の斜面と緩やかな斜面を高さ\(h_1\)から\(h_3\)まで滑らしていく。それぞれの斜面の摩擦力を無視できるとすると、物体に重力のする仕事は斜面の条件に限らず\(mgh\)[J]で一定です。物体を移動させるときに、力のする仕事がどの斜面でも物体の位置の変化のみに依存します。このときの力を保存力と呼んでいます。重力と弾性力は保存力となります。

物体の運動に対して、保存力だけが仕事をするとき、位置エネルギーの減少分だけ運動エネルギーが増加します。逆に、位置エネルギーが増加したときには、運動エネルギーが減少します。つまり、保存力だけが仕事をするとき、力学的エネルギーは保存されます。