「ピューマは5mジャンプできる」
そんな話を聞くと、
「すごいのは分かるけど、実際どれくらいすごいの？」
と思いませんか？
そんなときに使うのが位置エネルギーです。
難しそうな言葉ですが、
実は
「どれだけ重いものを、どれだけ高く持ち上げたか」
を表しているだけです。
今回はピューマを例に、位置エネルギーをできるだけ分かりやすく見ていきます。
位置エネルギーとは？
位置エネルギーとは、
高い場所にある物が持っているエネルギー
のことです。
例えば、
- 本を床に置く
- 本を棚の上に置く
では、
棚の上の本の方が高い場所にあります。
もし落としたら大きな音がしますよね。
それだけエネルギーを持っているということです。
なぜ高い場所ほどエネルギーが大きいの？
理由は簡単です。
高い場所へ持ち上げるほど、
重力に逆らって力を使うからです。
例えば、
- 1m持ち上げる
- 5m持ち上げる
なら、
5mの方がたくさん力を使います。
また、
- 1kg
- 100kg
なら、
100kgの方が圧倒的に大変です。
つまり位置エネルギーは
重さ × 高さ
で決まります。
位置エネルギーの計算式
位置エネルギーは
PE = mgh
で求められます。
意味は次の通りです。
- m = 質量（kg）
- g = 重力加速度（9.8）
- h = 高さ（m）
学校ではよく出てくる式ですが、
覚える必要はありません。
大事なのは
「重いほど増える」「高いほど増える」
ということです。
ピューマで計算してみよう
ピューマの体重を70kg、
ジャンプ高を5mとします。
すると、
70 × 9.8 × 5
＝3430J
になります。
約3400Jです。
3400Jってどれくらい？
数字だけでは分かりません。
そこで身近なものに置き換えてみましょう。
3400Jは、
- 2Lペットボトル約170本を1m持ち上げる
- 大人1人を約5m持ち上げる
くらいのエネルギーです。
ピューマは、
それだけのエネルギーを一瞬で生み出していることになります。
なぜピューマはそんなに飛べるの？
理由は後ろ脚です。
ピューマはネコ科の中でも特に後ろ脚が発達しています。
その筋肉にエネルギーをため、
一気に解放することで高く跳びます。
だからピューマは
- 崖を登る
- 木に飛び乗る
- 獲物へ飛びかかる
といった動きを得意にしています。
位置エネルギーで分かること
位置エネルギーを使うと、
生き物の能力を数字で比べられます。
例えば、
- ピューマのジャンプ力
- ヒョウが獲物を木に運ぶ力
- ネコ科の木登り能力
などです。
「なんとなくすごい」
ではなく、
どれくらいすごいのか
を計算できるようになります。
まとめ
位置エネルギーとは、
どれだけ重いものを、どれだけ高く持ち上げたか
を表すエネルギーです。
ピューマを例にすると、
体重70kgで5mジャンプした場合、
約3400Jの位置エネルギーになります。
数字にすると、
ネコ科動物の身体能力のヤバさがより実感できます。
