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エネルギーの保存
1. 「貯められた能力」を探す
振り子を考えよう。
高い位置に引き上げられた振り子は、「今は止まっているが、放せば動く能力を持っている」。低い位置に来ると速くなる。また高い位置に戻ると遅くなる。
この「動く能力」の交換が、エネルギーの本質だ。高さ ↔ 速さ の交換を「エネルギー」という概念で定量化しよう。
単振り子:周期は長さだけで決まる
周期 T = 2π√(L/g) は振幅(初期角度)に依存しない。長さを変えると周期がどう変わるか観察しよう。
周期 T = 2π√(L/g) = 2.458 s
※ 角度を変えても周期はほぼ変わらない(小角近似が成り立つ範囲内で)
17世紀、ライプニッツとニュートンは独立に「運動する物体の中に変わらない量がある」と主張した。ライプニッツは \(mv^2\) を(「活力」と呼んだ)、今ではどちらも正しいことがわかっている。
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