位置エネルギー（読み）イチエネルギー（その他表記）potential energy

デジタル大辞泉

いち‐エネルギー〔ヰチ‐〕【位置エネルギー】

物体のもつエネルギーのうち、その物体の位置のみによって決まるエネルギー。ある高さにある物体が地上に至るまでに重力に作用されて得る位置エネルギーは、物体の質量・高さ・重力加速度の積で得られる。ポテンシャルエネルギー。

出典　小学館

精選版 日本国語大辞典

いち‐エネルギーヰチ‥【位置エネルギー】

1. 〘 名詞 〙 ( エネルギーは[ドイツ語] Energie ) 物体がその位置によって潜在的にたくわえているエネルギー。ポテンシャル‐エネルギー。

出典　精選版 日本国語大辞典

改訂新版　世界大百科事典

位置エネルギー (いちエネルギー)
potential energy

ポテンシャルエネルギーともいう。物体のもつエネルギーのうち，力の場の中における物体の位置だけで決まるエネルギー。地上から高さhの位置にある質量mの物体Aは地上にもどるまでに，例えば滑車を利用すると，同じ質量の他の物体Bにちょうどmgだけ（gは重力加速度，mgは質量mに働く重力の大きさ）の力を及ぼし，これをゆっくりhだけもち上げることができる（滑車と綱との摩擦などはないとして）。すなわち地上hの高さにある物体は，地上のものに比べてmghだけ余分に仕事をする能力をもっている。このmghを物体のもつ（重力による）位置エネルギーという。このような位置エネルギーはばねにとりつけられた物体についても考えることができる。ばね定数をkとすると，この物体にはばねの伸びがxのときkxの弾性力が働いている。ばねの伸びをx₀にするためには，この力に逆らって全部でW＝1/2kx₀²の仕事をしなければならない。また逆にばねがx₀だけ伸びた状態から自然の長さにもどるまでに，ばねにとりつけられた物体は1/2kx₀²だけの仕事をすることができる。これが伸びx₀のばねにとりつけられた物体の位置エネルギーである。ここでの物体の位置エネルギーをばねに蓄えられたエネルギーとみて，ばねの弾性エネルギーと呼ぶこともある。重力の場合，位置エネルギーは高さだけで決まり，地上からその位置までの道筋や，そこまでもち上げる方法にはよらない。このように力の働いている中で位置QからPまで物体を力に逆らって移動させるとき，仕事Wの大きさがその経路によらず，始めと終りの位置PとQだけで決まる場合，その力を保存力という。上の例の重力やばねの伸びに比例する力は保存力である。保存力の場合はPでの位置エネルギーV_Pを，Qでの位置エネルギーV_Qを基準にして，V_P＝V_Q＋Wのように定める。このとき力学的エネルギーE（運動エネルギーと位置エネルギーの和）の保存則E≡1/2mv_P²＋V_P＝1/2mv_Q²＋V_Qが成り立つ。摩擦力や空気の抵抗などは保存力でないので，このような力に対しては位置エネルギーを考えることができない。こういう力が働いているときには力学的エネルギーの減少があり，その減り高は物体がそれらの非保存力に逆らってした仕事に等しい。この仕事は一般には熱に変わる。
→エネルギー
執筆者：田辺 行人

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

位置エネルギー
いちエネルギー
potential energy

ポテンシャルエネルギーともいう。地球上で高さ h にある質量 m の物体が地表まで任意の経路に沿って落下するときに，重力加速度を g とすると，重力がこの物体に対して行う仕事は mgh ，この間に物体は他に対して mgh だけの仕事をすることができる。 mgh を重力の位置エネルギーという。ばね定数 k の線型ばねは正常な長さから x だけ伸ばす (または縮める) と正常な長さに戻ろうとするフックの力 kx が働き，正常な長さに戻るまでに他に対して kx²/2 だけの仕事をする。 kx²/2 をばねの弾性の位置エネルギーという。
一般に，質点に働く力がする仕事は，その質点の初めの位置 r と終りの位置 r' だけで決り，途中の経路や遅速に関係しないとき，その仕事は U(r)－U(r') と書ける。仕事がこの形に書けるのは保存力と呼ばれる種類の力，たとえば重力やばねの力などの場合だけであって，U(r) をこの保存力の位置エネルギーという。 U(r) は付加定数だけの任意性をもつが，適当な基準点での値を定めれば位置 r だけで決る。たとえば，位置 r' を基準点として U(r')＝0 と定めれば，U(r) は位置 r から基準点まで移動する間に保存力が質点になす仕事を表わし，位置 r だけで決る。質点はこの移動の間に他に対して U(r) だけの仕事をすることができる。これは質点が保存力の力場の中の点 r にあるために潜在的にもつエネルギーと考えて，基準点 r' に関する位置エネルギーと呼ぶ。位置エネルギー U(r) がこのような意味をもつのは，基準点での値をゼロに選んで未定の付加定数をゼロに定めたからであって，この選択が最も便利である。
距離 r だけ離れた質量 m ，m' の2物体の間に働く万有引力 Gmm'/r² ( G は万有引力定数 ) も保存力であって，m' の質点を原点と考えるとき，r だけ離れた m の位置エネルギーは U(r)＝－Gmm'/r で与えられる。ただし，基準点を無限遠点 r＝∞ に選んで，U(∞)＝0 としている。なお，仕事をする能力は保存力場の中にある質点ではなく，力場そのものの中に潜在していると考えることもでき，そのときには位置エネルギーのことを力場のポテンシャルという。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

日本大百科全書(ニッポニカ)

位置エネルギー
いちえねるぎー

重力などのポテンシャル・エネルギーの作用を受けているとき、静止した物体のエネルギーは、その占める位置によって異なっている。このように物体の位置によって定まるエネルギーを位置エネルギーという。

　図のように質量mの物体をP₀の位置からhだけ高い位置Pに移すにはmghのエネルギーを外から与えなければならない（gは重力加速度）。このエネルギーは、物体をP₀に静止した状態から引力に抗してPに静止した状態に移すのに必要なものであって、点Pにある物体は点P₀にあるときよりもmghだけ多くの位置エネルギーを有する。位置エネルギーの値は、ほかの位置での値に対してその差のみが意味をもつ。ダムの水が落下してタービンを回転させると電気エネルギーが発生するが、この電気エネルギーは、ダムの水の位置エネルギーがその形を変えたものである。摩擦力に抗して水平面上で物体の位置を変えても物体の位置エネルギーは増減しない。この場合、外から与えねばならないエネルギーは物体の移動する道すじの距離によっており、始めと終わりの位置だけで決まることはない。これに対して、外力の作用を受けている静止した物体の位置を点r₀から点rまで移すために外から加えるべきエネルギーが、2点によってのみ決まる場合が多い。このような外力を保存力という。万有引力、クーロン力および素粒子間に働く力などは保存力である。保存力の作用を受けている物体は位置エネルギーを有する。この位置エネルギーをポテンシャル・エネルギーという。

［田中　一］

[参照項目] | ポテンシャル

位置エネルギー〔図〕

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

百科事典マイペディア

位置エネルギー【いちエネルギー】

ポテンシャルエネルギーとも。物体の運動状態に無関係に力の場の中の位置だけで決まるエネルギー。物体がある位置Aから任意に選んだ基準の位置に移るとき，力のする仕事が移動の経路によらず位置Aだけで決まる場合（このような力を保存力という），物体が位置Aでもつ位置エネルギーはこの仕事で定義される。たとえば重力場内で地面を基準とする物体の位置エネルギーは質量と重力の加速度と高さの積に等しい。→運動エネルギー／力学的エネルギー
→関連項目ポテンシャル

出典　株式会社平凡社

世界大百科事典（旧版）内の位置エネルギーの言及

【エネルギー】より

…保存力のとき，前述の関係は⊿T＝T₂－T₁＝1/2mv₂²－1/2mv₁²＝W＝V₁－V₂(v₁,v₂は場所1および2での物体の速さ)となるから，T₁＋V₁＝T₂＋V₂≡E(＝一定)が成り立つ。Vは位置エネルギー，T＋Vは力学的エネルギーと呼ばれる。上式は保存力のときは，位置エネルギーまで含めた力学的エネルギーが物体の運動の際，状態が変わっても変化しないという(力学的)エネルギー保存の法則(エネルギー保存則)である(実質的にはJ.L.ラグランジュによって1811年に与えられた)。…

【ポテンシャル】より

…ポテンシャルをU(x,y,z)とするとき，ベクトル解析の記号で力Fは，　F＝－∇U＝－gradU　　……(1)　と表されるが，これはFのx,y,z方向の成分をF_x,F_y,F_zとすると，を意味している。このようにして与えられる力をとくに保存力というが，それは，この力を受けて運動する質点の力学的エネルギー(運動エネルギーと位置エネルギーの和)が保存されるからである。この際の位置エネルギー(ポテンシャルエネルギー)がポテンシャルUにほかならない。…

※「位置エネルギー」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」