高校物理なんですが、～エネルギーが負になる事はあり

質問

ますか><？
wikにはエネルギーは負になる事は無いと書かれているんですが・・。大学以上のレベルならときに~エネルギーが負になって力学的エネルギー保存則にてマイナスが等式の中で付く事があるという事ですか？http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B2%A0%E3%81%AE%E3%82%A8%E3%83%8D%E...
理由が詳しいご回答お願いします。
～エネルギーとは、運動エネルギー、位置エネルギーなどです。
少なくとも高校物理では、力学的エネルギーは必ずマイナスはつかないですよね？

回答No.1

shintaro-2 · ベストアンサー

>少なくとも高校物理では、力学的エネルギーは必ずマイナスはつかないですよね？

基準をどこに置くか次第です。
振り子の錘やジェットコースターの位置エネルギーの基準を最高点に置けば
最下点の位置エネルギーは負になります。

お礼

ありがとうございます(^^♪
そうなんですね＞＜
力学的エネルギーにおいて、運動エネルギーと弾性エネルギーは常に正ですよね。でも、重力の位置エネルギーは負が付く場合もあるということですね？

回答No.4

foomufoomu

質問中のリンクは、wikipedia の「負のエネルギー」ですね？
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B2%A0%E3%81%AE%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC

ここに書かれているもの(反粒子など)は、数式処理上の話でなく、ほんとに負のエネルギーを持つものです。
ただし、これらは科学的にも仮定上のものであったり(存在を仮定しないと説明できない現象がある)、純粋にＳＦの話で科学的な説明はされていなかったりします。
たぶん、まだ一つも実際に発見されていないでしょう。

お礼

ありがとうございます(^^♪
＞質問中のリンクは、wikipedia の「負のエネルギー」ですね？
はい＞＜
そうなんですね～(・・)
今は、エネルギーは正しかあり得ないと理解しときます(^o^)

回答No.3

noname#212313

#2です。

>物理にて、エネルギーが式中にて負値でも、式を除いた実際はそれも常に正のエネルギーだという事ですね？
>物理にて、エネルギーと定義される文字は等式にて、その文字の他辺が負の値となっていても、常に正という事ですね？

　正のエネルギーというのが、最低限のエネルギー状態から見て（「負のエネルギー状態」－「最低限のエネルギー状態＞0」）ということであれば、その通りです。

　例えば、温度差さえあれば熱が移動でき、熱が移動するなら仕事をさせることができる、つまりエネルギーを取り出せます。

　温度基準をセ氏で測れば、0度は単に水が凍る温度でしかありません。最低限の温度はマイナス273度です。セ氏0度は最低の温度から273度も高いですから、例えばセ氏-183度の液体酸素があれば、氷から液体酸素へ熱を移動させて、エネルギーを取り出すことができます。

　セ氏-183度の液体酸素でも、-273に対して50度高いですから、まだエネルギーを取り出して仕事をさせることが（理論的には）できます。でも、-273度になるともうお仕舞です。それ以上の低温はないので、どうやってもエネルギーを取り出せません。

　その最低の温度を0とするのが絶対温度で、熱力学などでは絶対温度でないと、計算が不便です。

お礼

返信ありがとうございます(^^♪
ナルホドです(・・)

回答No.2

noname#212313

「エネルギーが負になることはない」というのは、ゼロをエネルギー最低状態とする基準だという前提があるのです。

　仮にゼロが基準だとして、エネルギーがどんな負の値にでもなることができるのであれば、いくらでもエネルギーが取り出せることになります。0-(-100)＝100、-100-(-100)＝100といった感じです。永久機関ができてしまうことになります。

　しかし、それは現実とは合いません。力学的、電磁気力的、熱的等々、いろいろな形のエネルギーがありますが、どんなに工夫した実験をしても、有限になります。理論的にも、例えば熱力学ですと、絶対零度より低い温度がないため、絶対零度の熱源から、それより低い温度の熱源へ熱を移動させて、絶対零度の熱源がエネルギーを出すことはできません（絶対零度へ熱を移動させることはできるが、それは絶対零度の熱源基準ではエネルギーを貰うことになる）。

　地表からのの位置エネルギーですと、重力は下向きで、距離は地球中心までです。やはり、有限の位置エネルギーしかありません（詳しく計算すると、地球から離れるほど重力が弱くなるので、地球から無限大に離れた位置からでも有限になることが分かる）。

　つまり、どんなエネルギーであれ、エネルギーがそれ以下に減ることができない、最低限度のエネルギーの基準があるのです。最低限度は有限の数値なら正でも負でもいいのですが、たいていは最低限度をゼロとしているようです。ゼロに特別な意味はないのですが、計算がやりやすい、イメージしやすいなどの理由から、最低限の基準としてよく選ばれています。

お礼

ありがとうございます(^^♪
ナルホドです(・・)
という事は、物理にて、エネルギーが式中にて負値でも、式を除いた実際はそれも常に正のエネルギーだという事ですね？
物理にて、エネルギーと定義される文字は等式にて、その文字の他辺が負の値となっていても、常に正という事ですね？