【中3理科】力学的エネルギーとは？保存の法則をわかりやすく解説！

物体が運動するときや高い位置にあるとき、その物体にはエネルギーが蓄えられています。これを力学的エネルギーといい、運動エネルギーと位置エネルギーの2種類に分けられます。さらに、エネルギーは一部が熱などに変わらない限り、常に一定に保たれることから、これを力学的エネルギーの保存の法則と呼びます。この記事では、力学的エネルギーの基本概念や保存の法則をわかりやすく解説し、テスト対策に役立つ例題や練習問題も用意しました。しっかり学んで、理解を深めましょう！

力学的エネルギー

空気の抵抗や摩擦がない場合、位置エネルギーと運動エネルギーの和である力学的エネルギーは一定に保たれ変化しないのが力学的エネルギーの保存（力学的エネルギー保存の法則）です。

振り子の運動や斜面を物体が移動するような運動、自由落下運動などで成り立つ法則で、位置エネルギーと運動エネルギーが互いに移り変わることで成り立つ法則です。

このとき重要なのが、空気の抵抗や摩擦がはたらかないといった条件です。空気の抵抗や摩擦がはたらく場合、力学的エネルギーの一部が熱エネルギーなどに変換されてしまうからです。

エネルギーの保存

すべてのエネルギーの移り変わりを考えると、その総量は一定で変化しないというのがエネルギーの保存（エネルギー保存の法則）です。

エネルギーは常に色んなエネルギーに移り変わります。でも最初にエネルギーが100Jあったとすると、そのエネルギーが運動エネルギーや音エネルギーや熱エネルギーなどに移り変わっても、その合計は元のエネルギー量の100Jと変わらないということです。

最終的にエネルギーは熱エネルギーとなって空気中に出ていってしまうので、移り変わりはしますが循環はしないことも覚えておきましょう。

【確認問題】力学的エネルギーの保存

1. 空気の抵抗や摩擦がない場合、位置エネルギーと運動エネルギーの和が一定に保たれることを何というか。
2. すべてのエネルギーの移り変わりを考えると、その総量が変化しないことを何というか。
3. 振り子が元の高さまで上がってくる。これは何の法則で説明できるか。
4. 力学的エネルギーの保存とは何か。簡潔に説明せよ。
5. エネルギーの保存とは何か。簡潔に説明せよ。

【解答】力学的エネルギーの保存の解答

1. 力学的エネルギーの保存
2. エネルギーの保存
3. 力学的エネルギーの保存
4. 空気の抵抗や摩擦がない場合、力学的エネルギーが一定に保たれること。
5. すべてのエネルギーの移り変わりを考えると、その総量が変化しないこと。