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物理について質問です。

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ID非公開さん

2019/10/823:27:28

物理について質問です。

力学的エネルギーが使える条件は、摩擦がないときである、と書かれているのですが、画像に書いてあるように、摩擦があるとき生じる熱エネルギー(摩擦熱)も力学的エネルギーに含まれるのではないのですか?
混乱しています、教えて下さい、

摩擦熱,エネルギー,熱エネルギー,摩擦力,物理,摩擦係数x荷重,接地面積

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ベストアンサーに選ばれた回答

2019/10/920:04:20

自動車のブレーキは「運動エネルギーを摩擦熱に変換して発散させることで、車体の運動エネルギーを減らすもの」です。
そのブレーキを掛けると秒速数十メートルで動いていた数トンの物体が減速するのですから、減速する以上は何らかの力が働いてる。と考える方が現実的には筋が通っています。
なので、あなたの直感の方が正しいでしょう。混乱するのも当然だと思います。


が、高校物理では「タイヤの摩擦力=摩擦係数x荷重」として「考えることになってる」のと同様、
>力学的エネルギーが使える条件は、摩擦がないときである
・・・というのも「受験用の高校物理のお約束」としてして置けばいい。
高校の間は、摩擦によって熱は発生しない、という「お約束」ってことにしておけばいい。

※現実の物理現象では「タイヤの摩擦力=弾性体の摩擦力=凝着性摩擦力+ヒステリシス摩擦力」で、「摩擦係数x荷重」では無関係のはずの「接地面積」や「弾性力」や「温度」までが摩擦力に影響します。
が、高校の受験用物理では接地面積など関係ない、という「約束事」になってる、と覚えて受験まで過ごした方がいい。
ここで、上記のブレーキの話など持ち出して「熱も仕事をするのでは?」とか先生に詰め寄ったら逆ギレされるだけです。

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ベストアンサー以外の回答

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iqf********さん

2019/10/914:44:43

摩擦熱が発生しない時でも系の力学的エネルギーが減少する事はあります。

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tro********さん

2019/10/914:03:37

もちろん、熱エネルギーも、エネルギー保存則の中に含まれることに変わりはありません。
そのかわり、熱エネルギーの変化も計上するには、熱の変わり具合を測定する手段を用意しなければなりません。(例えば、温度計など。)
しかし、よほどきちんとした実験室など以外では、一般的に、熱はいろいろなものへと散り散りになってしまい、正確に把握できません。(真空でない限り、大気にも逃げてしまいます。)

なので、現実的に把握しきれないという点で、「熱エネルギーは、把握できる範囲内」から失われたというように処理されます。

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prime numberさん

2019/10/911:18:04

単純に、摩擦熱が「力学的エネルギー」という、カテゴリーに入っていないということです。貴方はそこを勘違いされているように思います。

摩擦がある場合は力学的エネルギーのほかに摩擦熱というエネルギーが発生するので力学的エネルギーは保存しません。
しかし、力学的エネルギー以外のエネルギーである摩擦熱も含めれば全エネルギーは保存します。

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cup********さん

2019/10/905:00:54

摩擦力によって摩擦熱が発生すると力学的エネルギーは減少するので保存されません。

しかし、熱エネルギーを含めたエネルギーに着目すれば、エネルギー保存の法則が使えます。

力学的エネルギーの減少量+熱エネルギー=一定(保存される)
となります。

Rikaさん

2019/10/900:20:35

力学的エネルギーは、位置エネルギーと運動エネルギーの和で、熱エネルギーは含まれません。
熱エネルギーに変換されるということは、力学的エネルギーが減少するということです。

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