リコ　「やっぱり、低くなればなるほど、落ちるスピードは速くなるんだね！」

父　「そう。さっき『高さ』と『速さ』に注目しようと言ったけど、落下しはじめるときに持っている位置エネルギーは、落下しながら運動エネルギーに変わるんだ。下がれば下がるほど運動エネルギーは大きくなって、速さも速くなるということなんだ。」

母　「なるほど。つまり『高さ』と『速さ』の関係って、『位置エネルギー』と『運動エネルギー』の関係なのね。」

右図は、振り子が振れるときの運動エネルギーと位置エネルギーの関係を表したグラフです。
赤い棒は位置エネルギーを表し、赤い棒が長いほど位置エネルギーが大きいということを示します。
また、青い棒は運動エネルギーを表し、青い棒が長いほど運動エネルギーが大きいということになります。

振り子に仕事をするのが重力だけで、摩擦や空気抵抗がはたらかない場合を考えてみます。

グラフ左端の状態では、球は最高点で止まっているため速さは０、つまり運動エネルギーは０になります。
この球が持つエネルギーは、すべて位置エネルギーです。
球が降りてきて位置が低くなると、位置エネルギーが小さくなり、その分が運動エネルギーになります。
振り子の一番下では高さが０なので位置エネルギーは０になり、すべてが運動エネルギーになります。
その運動エネルギーが、再び位置エネルギーに変わりながら振り子の球は上昇し、残っている運動エネルギーで元の高さまで上がります。

このように、位置エネルギーと運動エネルギーを合わせたものを力学的エネルギーといいます。

なくならないエネルギー ～力学的エネルギーの保存～

なくならないエネルギー　～力学的エネルギーの保存～