電気、音の占めるエネルギーを他のエネルギーと比較すると？

質問

どんな運動やエネルギーも常に一定である、というエネルギー保存の法則というものがあります。その内の一つである力学的エネルギー保存は比較的わかりやすいです。
　しかし電気、音エネルギーというものについては上手く理解できません。
意図的に作り出す電気は、火力、水力、風力、太陽光、地熱、原子力など何らかの方法で作り出すことができますが、出来上がった電気は他のエネルギーにすると、どのくらいの量を示すのか？
　また、音についても、日常的に聞いていますが、同様にわかりません。運動するときに出る音は、大抵は運動効率の問題が多いのですが、そのエネルギーは力学的エネルギーに換算すると、どのくらいの量になるのでしょうか？
　普段から感じているささやかな疑問ですが、出来れば早く解決したいので、回答お願いします。

回答No.2

sanori · ベストアンサー

へいっ　まいどっ　　＾＾

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少し質問の仕方を変えてみます。
電気とか音とかは日常に溢れていますが、実際どういうものなのか、あまり縁がないと思っています。Ｊ（ジュール）とかＨｚ（ヘルツ）とか。この大きさというものがイメージできないのです。

ジュールは、エネルギーの単位であり、すべての形態のエネルギーに共通するものです。
ヘルツは、単なる、１秒あたりの回数です。

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Ｎ（ニュートン）で物体を動かすことはあっても、ＪやＨｚでものを動かすことは無いですよね？

クルマを走らせるには、エネルギー（ジュール）が必要です。

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でもＨｚはともかく――この季節なら扇風機が良いでしょうか――は電気エネルギーを運動エネルギーに変えています。ですが、どのくらいの電気で、どの程度の運動エネルギー（力学的エネルギー）を生み出すのか、想像できないのです。　

スイッチを入れて少し経ってからは、羽はずっと等速で回転します。
つまり、運動エネルギーが一定になるということです。
それは、もはや、
電気エネルギーは運動エネルギーになっていないことを意味します。
しかし、電力は消費しているわけですから、運動エネルギー以外の何かのエネルギーになっていないと、つじつまが合わなくなります。
そのエネルギーとは、羽への空気抵抗による熱の発生、音、振動、などです。

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この回答でも電力というものが実際どの程度のエネルギーを持っているのかというのがよく解りません。

地上で、１０２グラムの物を重力に逆らって１メートル高いところまで持っていくために必要なエネルギーが、１ジュールです。

１００ワットの電気機器を１秒動作させると、１００ジュールです。
仮に、物を持ち上げる機能がついた１００ワットの電気機器があるとすれば、１０２グラムの物を１秒当たり１００メートル上昇させることができます。
（電気機器の効率が１００％であるとしての話です。）

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ニュートン（Ｎ）とジュール（Ｊ）のエネルギー比でもわかれば、かなり助かります。

ニュートンは力の単位ですから、ジュールとのエネルギー比という概念は存在しません。

では、これにて退散・・・・・

お礼

何度もありがとうございました。扇風機については、考えてみるとよくわかりました、スイッチを入れた直後には音がほとんどはっせいしませんですしね。力とエネルギーでは概念が異なるということも良くわかっていませんでした。

回答No.4

ufon

質問者からの、回答への補足質問、に対する回答は次のとおりです。
　我々の耳に聞える最も小さい音の強さ(最小可聴値）は(1兆分の1)
Ｗ／m2　ですから、音源から1ｍ離れてようやく聞えるような音を出す音源の音響出力は、Ｐ＝2π×1×1×（1／1兆）Ｗ　となります。
　車が衝突した時に出る音の強さは、衝突の仕方によりますが、衝突箇所から1ｍ離れて(1/１万）Ｗ／m2位です。
　これは結構大きく聞える音で、普通、音の強さを表すのに用いられている音圧レベルで表すと80デシベル位の大きさです。
　日常会話の叫び声よりも大きい音です。
　従って衝突時の音響出力はＰ＝2π×1×1×(1/1万）Ｗ位となります。
　我々の耳の感度が非常によい、すなわち我々の耳に聞える音の強さ(エネルギ)は1兆分の1 ～1Ｗ／m2の範囲であることを表しています。

お礼

再度ありがとうございます。大方理解できました。ぶつかってから幾ほどかタイムラグがあるのですね。

回答No.3

ufon

音響エネルギについてみれば、音源の音響出力をＰ（Ｗ）、音源からの距離をｒ(ｍ）、その点における音の強さをＩ（Ｗ／m2）とすると、　音源が地上にあるとき、Ｐ ＝2π×(ｒの2乗）×I　となります。
　我々の耳に聞える、耳が痛くなる位の音の強さ（最大可聴値）は、
1(Ｗ／m2）ですので、ｒ＝1ｍで、最大可聴値の音を出す音源の音響出力はＰ＝6.28Ｗとなります。
　ジェット機の場合、10ｍ離れた点の音の強さは1(Ｗ／m2）位ですので、ジェット機の音響出力はＰ＝2π×10×10×1＝628Ｗ位です。
　1馬力は736Ｗですから、我々の環境に存在する音源の音響出力は大きくても、1キロワット、1馬力程度以下と考えれよいでしょう。
　極めて小さいエネルギです。
　他のエネルギについても、同様に考えればよいでしょう。

補足

案外小さなエネルギーなんですね。
　あれ？　でもその理屈からいくと、交通事故にあったとき、ぶつかった本人には何も音が無いように思えるのですが、そこはどうなるのか教えてほしいです。

回答No.1

sanori

こんばんは。

音のエネルギーのことはわかりませんが、

電気のエネルギーは、電力に時間を掛け算すれば求まります。
ワット（Ｗ）に秒（ｓ）を掛け算すれば、ジュール（Ｊ）です。

力学的エネルギーの単位もジュールですよね？

補足

少し質問の仕方を変えてみます。
電気とか音とかは日常に溢れていますが、実際どういうものなのか、あまり縁がないと思っています。Ｊ（ジュール）とかＨｚ（ヘルツ）とか。この大きさというものがイメージできないのです。Ｎ（ニュートン）で物体を動かすことはあっても、ＪやＨｚでものを動かすことは無いですよね？でもＨｚはともかく――この季節なら扇風機が良いでしょうか――は電気エネルギーを運動エネルギーに変えています。ですが、どのくらいの電気で、どの程度の運動エネルギー（力学的エネルギー）を生み出すのか、想像できないのです。　
この回答でも電力というものが実際どの程度のエネルギーを持っているのかというのがよく解りません。
ニュートン（Ｎ）とジュール（Ｊ）のエネルギー比でもわかれば、かなり助かります。