8.12
スケーターが摩擦のない放物線傾斜路でスケートをしているとすると、スケーターに作用する力は、ポテンシャルエネルギー曲線の負の傾きによって与えられます。ランプの下部では、スケーターに作用する力はゼロです。
架空のポテンシャルエネルギー図を考えてみます。スケーターに作用する正味の力は、点 x1 でゼロになり、点 x2 で同様にゼロになります。
ポイントx1から離れる変位は、ポイントx1に向けられたスケーターの復元力をもたらします。
一方、点x2でスケーターが変位すると、点x2から離れる方向に力がかかります。
ポテンシャルエネルギー曲線の最小点は安定平衡点ですが、最大値は不安定な平衡点です。
スケーターの総エネルギーがE2の場合、スケーターは脱出してポイントx2を超えることができます。しかし、総エネルギーがE1の場合、スケーターは位置x0とx2の間に閉じ込められます。
エネルギー図は、系のダイナミクスを理解するために重要です。 エネルギー図のトポロジーは、系の平衡点を示すのに役立ちます。
系の位置エネルギーが最低となるエネルギー図内の点は、極小値として知られています。 系は、正味の力が作用しない限り、この位置に永久に留まる傾向があります。 極小値における位置エネル…
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