質問: 静止したロケットのエネルギーはどこへ? 質量mのロケットが地上からある高さの所で下向きの推力fを出して静止しているとします. この場合,運動エネルギーは0で位置エネルギーの変化も0です. でも,ロケットは推力としてエンジンからあるエネルギーを受けていると思います.(一つには決まらない気がしますが・・・) そう考えると,エネルギー保存の式がおかしくなる気がするのと,エネルギー保存が成り立つとすると得られたエネルギーはどこへ行ってしまったのか分からなくなります. エネルギーと運動量の違いが関係しているのでしょうか? なにか,いい説明がありましたら,教えてください.
回答: おやおや、随分繁盛してますね。(笑) 力とエネルギーの関係が混乱されてるようですが、私が高校で習った時の覚え方が結構わかりやすかったので紹介してみます。 「エネルギーとは、物体(物質でも可)の運動の状態を変える働きである。」 ただし、ここでは「運動エネルギー」として考えてください。 化学エネルギーや電気エネルギー等、エネルギーはいろんな形態が存在し、それらのどの形態にも変化するシロモノです。 この場合、何もエネルギーを消費してない高い高度にあるロケットは、本来は落っこちるのが正常なわけです。 しかし、燃料のエンジンで噴射して燃焼させて、燃料の化学エネルギーを運動エネルギーに変えて使用する事で、「落っこちる」というロケットのあるべき運動状態を変化させて、静止、もしくは宇宙に向かって飛ぶ、という運動状態に変えているわけです。 もちろん燃料の化学エネルギーが全部有効に運動エネルギーになるわけじゃないので、音や光や熱となって消費される部分もあります。