基準点からの位置エネルギーを考える問題です。 基準点の位置をどこに取るかによって位置エネルギーが異なる ことに注意して、問題を解いてみましょう。

地面を基準点とする場合です。基準点は、 位置エネルギーが0になる場所 でしたね。点Aにおける位置エネルギーU_gは、物体Aの質量m[kg]と重力加速度gと高さh[m]を用いて求めることができます。 位置エネルギーの公式U_g=mgh に、m=2.0[kg]、g=9.8[m/s²]、h=5.0[m]を代入して求めましょう。

また問題では聞かれていませんが、物体Bの位置エネルギーは基準点にあるので、もちろん0ですね。

(1)と基準点が変わっていることに注意してください。(1)では地面を基準にしていましたが、この問題では5.0[m]での高さを基準としています。つまり高さ5.0[m]の位置での位置エネルギーが0となるんですね。

ここで、物体Bは基準点と比べて下にあり、h=−5.0[m]となります。つまり、このように位置が下にあるとき、位置エネルギーはマイナスになるのですね。 U_g=−mgh に、m=2.0[kg]、g=9.8[m/s²]、h=5.0[m]を代入すると、位置エネルギーは以下のように求められます。

物体が 基準点よりも上にある場合、位置エネルギーは正の値。下にある場合は負の値になる ということをしっかりと覚えておきましょう。