8.11
エネルギー図は、保存力がオブジェクトに作用しているときのオブジェクトの位置の関数としての位置エネルギーのプロットです。オブジェクトには正味の保守的な力があるため、システムの総機械的エネルギーは一定です。
高さyの摩擦のない放物線傾斜路の休憩点Aにいるスケーターを考えてみましょう。したがって、スケーターの重力ポテンシャルエネルギーはmgyに等しく、運動エネルギーはゼロです。
スケーターが下に移動すると、その位置エネルギーはx2として減少します。
ランプの下部では、スケーターの位置エネルギーはゼロになり、運動エネルギーは最大に達します。
スケーターがポイントBに向かって移動すると、位置エネルギーは最大値に達し、運動エネルギーはゼロに近づきます。
また、ランプが摩擦がないため、スケーターはランプの下部で振動運動を行います。したがって、スケーターに作用する力は、その特定の瞬間の位置エネルギーの負の微分です。
機械系のダイナミクスは、位置エネルギー図を解釈することで簡単に理解できます。 エネルギーはスカラー量であるため、系のダイナミクスの解釈はさらに簡単になります。
放物線状のランプを登るスケーターを例に考えてみましょう。 ランプに沿ったさまざまな点の位置エネルギーはランプの高さに比例し、ランプの水平位置…
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