①重力(万有引力)はエネルギーですか?


昔から不思議に思っていた素朴な疑問にお答えください。
スイングバイで物体が加速したり方向をかえます。重力に引かれて落ちてくる隕石は膨大な被害をもたらします。地球上の物が宇宙へ向けて移動するのにも、無重力状態の物が同距離移動するよりもエネルギーを消費します。
これらは重力によって、物質が地球側の方向に向かって、常にエネルギー(運動エネルギー?)を与えられているように見えるのですが、どうなのでしょうか?

もし、物体が重力によって常にエネルギーを与えられているとしたら、
②「落ちる」ためのエネルギーは一体どこから来ているのでしょうか?

上記①②について、出来るだけ例などを交えて教えて下さると助かります。

回答の条件
  • 1人3回まで
  • 登録:2011/03/10 17:23:10
  • 終了:2011/03/16 21:49:35

ベストアンサー

id:pretaroe No.5

pretaroe回答回数531ベストアンサー獲得回数752011/03/12 00:51:38

ポイント50pt

重力に関しては、重力場という概念で考えるとわかりやすいと思います。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%A0%B4

・「いつから隕石は位置エネルギーを持っていたのか」

離れた宇宙空間では、重力の影響がない。

そのため、上・下の方向がない。

このような場所では位置エネルギーが成り立たない。

位置エネルギーは重力に影響される環境でないと定義できないのである。

http://www.buturigaku.net/main01/WorkEnergy/WorkEnergy13.html

重力の影響範囲にある場所にあれば、その場所にあるだけで位置エネルギーがあります。

磁場や電磁場などのようなもので考えるとわかりやすいかもしれません。

http://www.urap.org/_forum/ashi/science/gfield/gfield.htm

このように重力場のイメージ図を参考にしてください。

質量の重いものをおくと空間がゆがんでるのがよくわかると思います。

ちょうど坂道のようになる感じですね。

その坂道にものを置けば、転がっていきます。

これが、位置エネルギーというものです。

スイングバイとかは、この坂道を転がることで加速をつけて、少しの噴射などで少しのエネルギーを使って

方向をずらすことにより、少ない噴射のエネルギーで最大限の力を得る方法です。

id:AozoraSystem

重力で空間が湾曲し、その湾曲に物が転がっていく。

おもしろい発想ですね! もっと早く知りたかった!

重力で引かれていく感覚が補強された気分です。

2011/03/15 18:35:13

その他の回答(5件)

id:Galapagos No.1

Galapagos回答回数963ベストアンサー獲得回数892011/03/10 17:44:02

ポイント10pt

①重力(万有引力)はエネルギーですか?

いいえ、違います。


スイングバイで物体が加速したり方向をかえます。

これは運動エネルギーの交換です。

人工探査機がスイングバイすることによって、その惑星の自転(運動エネルギー)がほんの少しだけ減り、そのエネルギーが人工探査機を加速します。


重力に引かれて落ちてくる隕石は膨大な被害をもたらします。

位置エネルギー(高→低)によるものです。位置エネルギーが放出されることで被害を与えます。


地球上の物が宇宙へ向けて移動するのにも、無重力状態の物が同距離移動するよりもエネルギーを消費します。

これは隕石の場合の逆です。エネルギーを与え、位置エネルギーを低いところから高いところへ上げます。

これらは重力によって、物質が地球側の方向に向かって、常にエネルギー(運動エネルギー?)を与えられているように見えるのですが、どうなのでしょうか?


②「落ちる」ためのエネルギーは一体どこから来ているのでしょうか?

重力波エネルギーではないので、この質問は成立しません。

id:AozoraSystem

回答ありがとうございます。

スイングバイの理屈はなんとなくわかりました。公転エネルギーが移動しているだけなんですね。

ただ、位置エネルギーについてはよくわかりません。

上に持ち上げることでエネルギーが蓄積されるのはなんとなくわかるのですが、宇宙から見ると隕石と地球は上下などありませんよね。

その辺、もちょっと詳しいツッコミがほしいです。

2011/03/10 21:54:50
id:youta0 No.2

変態回答回数34ベストアンサー獲得回数02011/03/10 17:54:29

id:AozoraSystem

貴方は他の質問でも適当な回答ばかりされていますね。

回答拒否に加えさせて頂きます。

2011/03/16 21:45:30
id:tama213 No.3

tama213回答回数486ベストアンサー獲得回数302011/03/10 17:55:27

ポイント10pt

位置エネルギー

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%BD%8D%E7%BD%AE%E3%82%A8%E3%83%8...

この概念で解決できますでしょうか?

重力エネルギーと位置エネルギーは物理学には同じものです。

>「落ちる」ためのエネルギーは一体どこから来ているのでしょうか?

重力です。

id:AozoraSystem

回答ありがとうございます。

そちらは拝見していたのですが、隕石の例でいうと、「いつから隕石は位置エネルギーを持っていたのか」がしっくり来ません。

物体と物体が離れていると自動的に「位置エネルギー」が溜まっているのですかね?

で、重力はその位置エネルギーを「運動エネルギー」に変化させる働きがある、と思えばいいのでしょうか。

2011/03/10 22:02:05
id:hissssa No.4

hissssa回答回数424ベストアンサー獲得回数1282011/03/11 07:24:27

ポイント10pt

位置エネルギーというものは、観測者の視点から見た相対的な位置によって決まります。地球上のような身近な環境では普通は地表を基準にしますが、宇宙的な環境だと話は変わってくるのです。

「いつから隕石は位置エネルギーを持っていたのか」がしっくり来ないとのことですが、たとえば地面においてある石を考えて見ましょう。地面においてある石は位置エネルギーは0ですよね?。しかし、地面に100mほど穴を掘った地下から見れば、その石は100mぶんの位置エネルギーを持っていることになります。さあ、その位置エネルギーはどこから来ましたか?。

さらに、その石を穴に落としてみましょう。もちろんその石は100mを落下してドスンと底にぶつかります。そのときの位置エネルギーは、地表から見れば「マイナス100m」ぶんになります。地面にぶつかる運動エネルギーは、位置エネルギーがマイナスになったぶんから出たわけです。このように、位置エネルギーというものは、観測者の視点によってプラスになったりマイナスになったりするものなのです。

では、宇宙を漂う隕石を考えましょう。宇宙的に考える場合は、何の重力にもとらわれずに宇宙に浮かんでいる状態のときの位置エネルギーを0とします。最初から0なので「どこからエネルギーが来たか」は気にしなくて良いですね。で、そこから重力源に向かって落下すれば、そのぶん位置エネルギーがマイナスになるわけです。で、マイナスになったぶんが運動エネルギーになっていくわけです。

id:AozoraSystem

無からエネルギーは生まれないわけで、「最初から0だから気にしなくて良い」と言われても大地を穿つほどのエネルギーがどのように存在していたのか。

ちょっとよくわかりかねますね。

2011/03/15 18:32:08
id:pretaroe No.5

pretaroe回答回数531ベストアンサー獲得回数752011/03/12 00:51:38ここでベストアンサー

ポイント50pt

重力に関しては、重力場という概念で考えるとわかりやすいと思います。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%A0%B4

・「いつから隕石は位置エネルギーを持っていたのか」

離れた宇宙空間では、重力の影響がない。

そのため、上・下の方向がない。

このような場所では位置エネルギーが成り立たない。

位置エネルギーは重力に影響される環境でないと定義できないのである。

http://www.buturigaku.net/main01/WorkEnergy/WorkEnergy13.html

重力の影響範囲にある場所にあれば、その場所にあるだけで位置エネルギーがあります。

磁場や電磁場などのようなもので考えるとわかりやすいかもしれません。

http://www.urap.org/_forum/ashi/science/gfield/gfield.htm

このように重力場のイメージ図を参考にしてください。

質量の重いものをおくと空間がゆがんでるのがよくわかると思います。

ちょうど坂道のようになる感じですね。

その坂道にものを置けば、転がっていきます。

これが、位置エネルギーというものです。

スイングバイとかは、この坂道を転がることで加速をつけて、少しの噴射などで少しのエネルギーを使って

方向をずらすことにより、少ない噴射のエネルギーで最大限の力を得る方法です。

id:AozoraSystem

重力で空間が湾曲し、その湾曲に物が転がっていく。

おもしろい発想ですね! もっと早く知りたかった!

重力で引かれていく感覚が補強された気分です。

2011/03/15 18:35:13
id:kuro-yo No.6

くろょ回答回数169ベストアンサー獲得回数292011/03/13 11:28:40

ポイント30pt

前の方の回答者とかぶりますが、回答します。

①重力(万有引力)はエネルギーですか?

「引」と言っているように、これは「力」です。

ニュートン以前の学者は、力とエネルギーの区別ができていませんでした。

したがって、初学者はまず力とエネルギーが違うものである事を認識し、区別する必要があります。

②「落ちる」ためのエネルギーは一体どこから来ているのでしょうか?

落ちる前の位置まで引き合う物体同士を引き離した時に、エネルギーを使っていますね。

卑近な言い方をすれば、ビックバンの爆発のエネルギーが、物質同士を引き離した、という事です(ただ、それが本当にそうなのかどうかは、まだわかっていません)。

スイングバイで物体が加速したり方向をかえます。

現象そのものは運動量保存の法則によるものです。

そもそも、ジェット機が加速するのも、ロケットが飛び上がれるのも、運動量が保存されるからです。もし、噴出するガスに質量がなければ、ジェット機は加速できず、ロケットはぴくりとも動きません。

スイングバイも、衛星の軌道を変えて、ちょうど彗星のような、長~い楕円軌道に載せただけと解釈する事ができます。

id:AozoraSystem

pretaroeさんが言われた重力場の概念のように、エネルギーではなく力の働き方なんですね。

で、位置エネルギーという「エネルギー」はどこにあったかは、自分もビックバンの時に全ての物質にエネルギーが付与されたってのが一番しっくり来る回答のように思えます。

ありがとうございます。

2011/03/15 18:39:48

コメントはまだありません

この質問への反応(ブックマークコメント)

「あの人に答えてほしい」「この質問はあの人が答えられそう」というときに、回答リクエストを送ってみてましょう。

これ以上回答リクエストを送信することはできません。制限について

絞り込み :
はてなココの「ともだち」を表示します。
回答リクエストを送信したユーザーはいません