<問題>
<解答>
弾性力がする仕事について→ [よく間違う]弾性力がする仕事
静電気力がする仕事について → [割と間違う]静電気力(クーロン力)がする仕事と外力がする仕事
保存力がする仕事は積分計算を用いて直接計算もできますが,以下のことを利用すると簡単です.
無限遠を基準にすると,重心間の距離が$r$で質量が$M,m$の物体があるときの万有引力による位置エネルギー$U$は,万有引力定数を$G$とすると
$U=-G\dfrac{Mm}{r}$
なのでB点とAの万有引力による位置エネルギー$U_{\rm B}$,$U_{\rm A}$は
$U_{\rm B}=-\dfrac{GMm}{r}$, $U_{\rm A}=-\dfrac{GMm}{R}$
したがって,万有引力がする仕事$W$は
\begin{align} W&=-\left(\varDelta U_{\rm A}-\varDelta U_{\rm B}\right)\\ &=-\left\{-\dfrac{GMm}{R}-\left(-\dfrac{GMm}{r}\right) \right\}\\ &=GMm\left(\dfrac{1}{R}-\dfrac{1}{r}\right) \end{align}
したがって,答えは$GMm\left(\dfrac{1}{R}-\dfrac{1}{r}\right)$(答)
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