脚注


ポテンシャル

エネルギー場をエネルギーが変化する方向に微分すると,ポテンシャルとなる.


地表での近似

地球上で引力は,重力加速度を g (kg m s-2)として,mgで示され,これは,万有引力の式2.1にひとしいので,(地球の質量をMとして)

     式r-2.1

 地球の半径をaとすると,万有引力定数と地球の質量の積 GM は,GM=ga2であるので,これを重力場のポテンシャルエネルギーの式2.2に代入する.

質量mの物体を地表(r=a)から高さh(r=a+h)まで移動させると,エネルギーは,

地表の近くでは,a>>hなので,a(a+h) をa2と近似して,

V = m g h

なお,重力加速度は,  (ただし,重力加速度は,地球の回転や地形に影響をうけるので,場所によって異なる値となる.)


クーロン力

2つの電荷に働く引力 F は,電荷をそれぞれ q1 q2 ,距離を r とすると,

      式 r2.2
(は真空中の誘電率で,8.854 x 10-12 C 2 N-1m -2)

運動エネルギー

質点に力を加えて,微小区間で加速したとき,到達した速度で示される.運動方程式から,力は,

      式 r2.3

両辺をxで積分し,変形して,

      式 r2.4

ここで,v2をtで微分すると,次の関係が得られる.

      式 r2.5

これを代入して,

      式 r2.6


相対性理論

アインシュタインの相対性理論では,運動しているときのエネルギーは,

E = c [p2 + m2c2]1/2  式2.7

ここで,v<< c ならば,次式で近似される.

         式2.8


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