【物理クイズ】エネルギーの種類はいくつありますか
問題1
【問】物理エネルギーの種類はいくつありますか
まとめられるものはまとめて、なるべく少ない種類をかんがえてください。
ヒント
いろいろな答えが予想されます。皆さんの考えに近いものはありますか。
家計簿をみると電気、ガス、水道、ガソリン、灯油などあるわねー。食費もエネルギーよね
電力会社は火力、水力、原子力、太陽光、風力、地熱などで発電している
これらは電気、化学、重力、核、光、運動、熱エネルギーである
私の答え1
【答】1種類で、それは質量です。
相対性理論ではエネルギーは質量と同じものです（質量とエネルギーの等価性）。ですのでエネルギーは質量で質量はエネルギーです。つまりエネルギーの種類は1種類、質量です。
ただしここで質量とは静止質量のことです。静止していない系では系の運動エネルギーを別に考えないといけません。
でも私は物理の素人なので間違っているかもしれません。AIの意見も聞いてみましょう。
AIにきいてみた1
AIにきいてみると次のように教えてくれました。
運動エネルギー（物体の運動によるエネルギー）
位置エネルギー（物体の位置や状態に関連するエネルギー）
内部エネルギー（物体の内部、たとえば熱エネルギーや化学エネルギーなど）
どうも私の分類方法とはちがうようです。私ももう少し細分化した方がよさそうです。そこでもうひとつクイズをだします。
問題2
【問】質量の種類はいくつありますか
私の答え2
【答】次の2種類です
位置エネルギーによる質量
運動エネルギーによる質量
もう一段階分類をふやすと私の答えは二種類になりました。しかしAIはもうひとつ「内部エネルギー」と分類していました。ここをもう少し詳しくAIにきいてみましょう。
AIにきいてみた2
内部エネルギーって運動エネルギーまたは位置エネルギーじゃないの、と聞いてみました。
熱エネルギーは分子の振動によるエネルギーで、運動エネルギーとは異なります
また、化学エネルギーは化学結合に蓄えられたエネルギーであり、これも単純に運動エネルギーや位置エネルギーに分類することはできません
また、光エネルギー（電磁波）は、運動エネルギーに関連しますが、電磁波の特性を考慮すると、単純に運動エネルギーや位置エネルギーに完全に当てはめるのは難しいです。
どうも運動エネルギーでも位置エネルギーでもないエネルギーがあるといいたいようです。では私ももう一段階分類してみましょう。
問題3
【問】位置エネルギーの種類はいくつありますか
私の答え3
【答】次の4種類です
重力による位置エネルギー
電磁気力による位置エネルギー
強い力による位置エネルギー
弱い力による位置エネルギー
位置エネルギーの分類方法はいつくかあるとは思います。位置エネルギーは力に関係したエネルギーなので力の種類で分類するのが良いと思います。物理的に力は4種類知られています。ですので位置エネルギーの分類も4種類です。
まとめ
エネルギーの分類
質量
運動エネルギー
位置エネルギー
重力
電磁気力
強い力
弱い力
次の展開
どうも一般的には運動エネルギー、位置エネルギー以外のエネルギーがあると思われているようです。 たとえば電気、化学、核、光、熱エネルギーなどでしょうか。今まで出てきませんでしたが対消滅など反物質のエネルギーもあります。 これらは運動エネルギー、位置エネルギーでは説明できない違うエネルギーなのでしょうか。
私の答えが正しいのであれば、電気、化学、核、光、熱、反物質エネルギーについて次のことが説明できなければいけません。
それぞれ位置と運動エネルギーのどれに分類できるか
位置エネルギーであれば4種類のどれに分類できるか
それぞれどこに質量があるのか
これらはまた別の記事で考えてみたいと思います。
