運動エネルギーと運動量

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運動エネルギーと運動量の違い

運動エネルギー vs. 運動量

運動エネルギー（うんどうエネルギー、）は、物体の運動に伴うエネルギーである。物体の速度を変化させる際に必要な仕事である。英語の は、「運動」を意味するギリシア語の （kinesis）に由来する。この用語は1850年頃ウィリアム・トムソンによって初めて用いられた。. 運動量（うんどうりょう、）とは、初等的には物体の運動の状態を表す物理量で、質量と速度の積として定義される。この意味の運動量は後述する一般化された運動量と区別して、運動学的運動量（あるいは動的運動量、kinetic momentum, dynamical momentum）と呼ばれる。また、角運動量 という運動量とは異なる量と対比する上で、線型運動量 などと呼ばれることもある。 日常生活において、物体の持つ運動量は、動いている物体の止めにくさとして体感される。つまり、重くて速い物体ほど運動量が大きく、静止させるのに大きな力積が必要になる。 アイザック・ニュートンは運動量の時間的変化と力の関係を運動の第2法則として提示した。 解析力学では、上述の定義から離れ、運動量は一般化座標とオイラー＝ラグランジュ方程式を通じて与えられる。この運動量は一般化座標系における一般化速度の対応物として、一般化運動量 と呼ばれる。 特にハミルトン形式の解析力学においては、正準方程式を通じて与えられる正準変数の一方を座標と呼び他方を運動量と呼ぶ。この意味の運動量は、他と区別して、正準運動量 と呼ばれる。また、正準運動量は、正準方程式において座標の対となるという意味で、共役運動量 と呼ばれる。運動量は、ハミルトン形式の力学では、速度よりも基本的な量であり、ハミルトン形式で記述される通常の量子力学においても重要な役割を果たす。 共役運動量と通常の運動学的運動量の違いが際立つ例として、磁場中を運動する電子の運動の例が挙げられる（#解析力学における運動量も参照）。電磁場中を運動する電子に対してはローレンツ力が働くが、このローレンツ力に対応する一般化されたポテンシャルエネルギーには電子の速度の項があるために、共役運動量はラグランジアンのポテンシャル項に依存した形になる。このとき共役運動量と運動学的運動量は一致しない。また、電磁場中の電子の運動を記述する古典的ハミルトニアンでは、共役運動量の部分がすべて共役運動量からベクトルポテンシャルの寄与を引いたものに置き換わる。.

一般化座標系

一般化座標系（いっぱんかざひょうけい、）は、解析力学において、特定の条件に順ずる物体の運動について、その位置を表すのになるべく少ない変数を用いたり、または簡単で直感的に扱うことができるように、角度や既知の任意の曲線上の距離で表される変数を用いて表される座標系である。デカルト座標系に対して用いられ、これを包括する。 一般化座標は、一般に q_n(n.

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位置エネルギー

位置エネルギー（いちエネルギー）とは、物体が「ある位置」にあることで物体にたくわえられるエネルギーのこと。力学でのポテンシャルエネルギー（ポテンシャルエナジー、英：potential energy）と同義であり、主に教育の分野でエネルギーの概念を「高さ」や「バネの伸び」などと結び付けて説明するために導入される用語である。 位置エネルギーが高い状態ほど、不安定で、動き出そうとする性質を秘めているといえる。力との関係や数学的な詳細についてはポテンシャルに回し、この項目では具体的な例を挙げて説明する。.

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ハミルトン力学

ハミルトン力学（ハミルトンりきがく、英語：Hamiltonian mechanics）は、一般化座標と一般化運動量を基本変数として記述された古典力学である。イギリスの物理学者ウィリアム・ローワン・ハミルトンが創始した。ラグランジュ力学と同様にニュートン力学を再公式化した解析力学の一形式。.

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ラグランジュ力学

ラグランジュ力学（英語：Lagrangian mechanics）は、一般化座標とその微分を基本変数として記述された古典力学である。フランスの物理学者ジョゼフ＝ルイ・ラグランジュが創始した。後のハミルトン力学と同様にニュートン力学を再定式化した解析力学の一形式である。.

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ルジャンドル変換

ルジャンドル変換（ルジャンドルへんかん、Legendre transformation）とは、凸解析において、関数の変数を変えるために用いられる変換である。名前はフランスの数学者、アドリアン＝マリ・ルジャンドルに因む。ルジャンドル変換は点と線の双対性、つまり下に凸な関数 は の点の集合によって表現できるが、それらの傾きと切片の値で指定される接線の集合によっても等しく充分に表現できることに基いている。 ルジャンドルは解析力学におけるラグランジアンをハミルトニアンに変換する際にルジャンドル変換を用いた。他にも、熱力学における熱力学関数間の変換など、物理学において広く応用されている。 ルジャンドル変換の一般化としてルジャンドル＝フェンシェル変換がある（ルジャンドル＝フェンシェル変換については凸共役性を参照）。.

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ニュートン力学

ニュートン力学（ニュートンりきがく、）は、アイザック・ニュートンが、運動の法則を基礎として構築した、力学の体系のことである『改訂版　物理学辞典』培風館。。 「ニュートン力学」という表現は、アインシュタインの相対性理論、あるいは量子力学などと対比して用いられる。.

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ニュートンの運動方程式

ニュートンの運動方程式（ニュートンのうんどうほうていしき、英語：Newtonian Equation of motion）は、非相対論的古典力学における一質点の運動を記述する運動方程式のひとつであり、以下のような形の2階微分方程式である。 ここで、mは質点の質量、\boldsymbol は質点の位置ベクトル、\boldsymbol は質点の加速度、\boldsymbol は質点にかかる力、t は時間である。\boldsymbol, \boldsymbolはベクトル量、mはスカラー量。.

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エネルギー

ネルギー（、）とは、.

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物体

物体（ぶったい）とは、ものとして認知しうる対象物である。すなわち、実物または実体として宇宙空間において存在するものが物体である。物理学および哲学の主要な研究対象の一つである。 物体と物質は次のように区別される。.

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運動 (物理学)

物理学における運動（うんどう、motion）とは、物体の参照系との位置関係が変化することである。 地球の表面では、常に重力が働いていること、ベアリングなど、それなりに使い物になる摩擦をわずかにする技術や工学の発展は中世より後であったこと、空気抵抗の存在などから、いわゆる「アリストテレス力学」と呼ばれるそれのような、極めて思弁的哲学的なある種の独特な科学的論理に基づく「運動」観すら古代にはあった。 その後時代が過ぎるにつれ、そのような「神学」からの離脱に成功した哲学や、やがては科学により、またケプラーやガリレイやニュートンといった人々により、相対速度（ガリレイ変換）・慣性（運動の第1法則）・質量と加速度と力の関係（運動の第2法則）・作用と反作用（運動の第3法則）といった力学の（運動の）基本原理がうちたてられていった。後述する相対論的力学に対して、ニュートン力学という（なお、古典力学という語は相対論までをも含み、量子力学に対する語である）。 しかし、ニュートンには『光学』という著書もあるように、その当時から既に物理学の対象であった光の速さは、人類には謎であった。ニュートン力学の基本的な考え方とされる「絶対時間と絶対空間」についても、むしろ仮定であったと見る向きもある。やがて光速が測定され、マクスウェルによって示された電磁方程式により電磁波の速度がわかると、それが光速と一致すること、そして、どんな場合でもその速度が同じ、という、それまでの物理学における考え方からはどうしても奇妙な現象をどう説明するか、に悩まされることになった。 （詳細は特殊相対性理論の記事を参照）各種の測定結果という事実をなんとかして説明する理論はあれこれと提案されはしたが、時間も空間も相対的である、という驚くべき転回により全てを説明したのはアインシュタインだった。ニュートン力学における運動は、3次元ユークリッド空間内における位置と、時刻、という独立した2要素で指定できるものと言えるが、相対論的には運動は、時間と空間が互いに関連したミンコフスキー時空における線のようなものとなる。アインシュタインによるこれに続く、加速度による見掛けの重力と万有引力による重力を同じもの（等価原理）とした一般相対性理論により、古典力学は完成を見た。 * Category:力学 Category:物理学の概念.

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角運動量

角運動量（かくうんどうりょう、）とは、運動量のモーメントを表す力学の概念である。.

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質量

質量（しつりょう、massa、μᾶζα、Masse、mass）とは、物体の動かしにくさの度合いを表す量のこと。.

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速度

速度（そくど、velocity）は、単位時間当たりの物体の位置の変化量である。.

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