弾性エネルギー

質問

物理Iについて質問です。
ばねの一端を固定して他端に物体をつり下げるとして、
ばねを縮めた(または伸ばした)とき、弾性エネルギーを持つのはばねですよね。
それともばねに吊り下げた物体でしょうか。

弾性エネルギーの定義にようると、これをもっているのは力を加えられて変形している物体(上のような場合はばね)ということですが、
他の参考書には、変形したばねに固定された物体は弾性エネルギーを持つ、というような記述もありました。
初歩的なことだと思いますが、結局よくわからないのでどなたか教えていただけたら嬉しいです。

回答No.2

yokkun831

２つの解釈ができるのだと思います。

(1) ばねの変形の中にたくわえられた弾性エネルギー
(2) ばねにつながれた物体がもつ弾性力による位置エネルギー

２つの定義に厳密にしたがったテキストでは普通、
「弾性力による位置エネルギー（または弾性エネルギー）」
と区別しています。

エネルギーのゆくえをミクロの世界にまで追求すれば、もちろんばねをつくっている原子間の位置エネルギー（電気力による）にまでいきつきますから、その意味では(1)の定義が妥当です。しかし、視点がつながれた物体の運動にとどまるのであれば、(2)でも十分なのですね。

類似の定義に
(1) 電場のエネルギー
(2) 電気力による位置エネルギー
があります。たとえば、コンデンサにたくわえられるエネルギーは電気力によって両極板の電荷がもつ電気力による位置エネルギーにほかならないのですが、極板間の空間に電場のエネルギーがたくわえられていると考えることもできるのです。こちらの方では初歩的には(2)の方がしっくりくるような気もしますが、電場と磁場の振動が伝わる電磁波がエネルギーを担うことまで考えると、やはり(1)の解釈も捨てられない重要性をもつわけです。

弾性力による位置エネルギー＝物体が持つという立場
弾性エネルギー＝ばねにたくわえられるという立場

この２つの立場をはっきり自覚しながら、使い分けたいと考えます。
通常は「弾性エネルギー」が簡明ですからそれでよいでしょう。

お礼

回答ありがとうございました。
ばねに蓄えられた弾性エネルギーと物体のもつ弾性力による位置エネルギーという区別があるんですね、、
参考になりました。

回答No.1

my3027

弾性エネルギは変形したバネに蓄えられます。

物体は重みで位置が下がるので位置エネルギを失い、それがバネに蓄えられたのがつりあった状態です。

お礼

回答ありがとうございました。
参考になりました。