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  • One of the fundamental principles in modern physics is that there's no absolute time.

    現代物理学の基本原理のひとつに、「絶対的な時間は存在しない」というものがあります。

  • And I'm not even talking about relativity making time go at different rates if you're

    また、相対性理論では時間の流れが違ってくるという話でもありません。

  • going near light speed – I just mean that any time is as good as any other to set your

    私が言いたいのは、光速に近づくためには、いつでもよいということです。

  • clock to zero.

    のクロックをゼロにします。

  • The predictions of physics work all the same, and it's not like there's someabsolute

    物理学の予測はすべて同じように機能するし、「絶対的なもの」があるわけでもない。

  • starting time” – I mean, if there were, time zones wouldn't work!

    つまり、もしそうであれば、タイムゾーンは機能しないということです。

  • In addition to allowing time zones, the fact that there's no absolute time also implies

    タイムゾーンに加えて、絶対的な時間がないということは、次のようなことを意味します。

  • the law of conservation of energy.

    エネルギー保存の法則に基づいて

  • Here's a simple proof to show that if a force doesn't depend explicitly on time,

    ここでは、力が時間に明示的に依存しない場合の簡単な証明をします。

  • then that force conserves energy!

    となると、その力はエネルギーを節約することになります。

  • First, conserving energy just means that there's a certain number, called the energy, which

    まず、省エネとは、エネルギーと呼ばれるある一定の数値を

  • doesn't change as time passesif you compare the energy at two different times

    は時間が経っても変化しない。2つの時間のエネルギーを比較すると

  • you'll see no difference.

    を見ると、違いがわからないと思います。

  • And the total energy of a system is the sum of its energy of motion, or kinetic energy,

    そして、システムの全エネルギーは、運動エネルギーの合計である。

  • and its energy due to positionthe potential energy.

    と、その位置によるエネルギーである位置エネルギーがあります。

  • So all we need is to find the change in kinetic and potential energies over time, and add

    つまり、時間経過に伴う運動エネルギーと位置エネルギーの変化を求めて、それに

  • them up!

    と言っています。

  • Ok, we know the kinetic energy of an object is half of its mass times its velocity squared.

    さて、物体の運動エネルギーは、その質量の半分に速度の二乗をかけたものであることがわかっています。

  • So the change in kinetic energy over time is just one half m times the difference of

    つまり、時間経過に伴う運動エネルギーの変化は、ちょうど1/2m倍の差があることになります。

  • the squares of the velocities.

    は、速度の二乗です。

  • Some clever algebra can rearrange this expression to become the average velocity times m times

    巧みな代数により、この式は、平均速度×m倍となります。

  • the CHANGE in velocity.

    ベロシティの変化のことです。

  • But a change of velocity over time is just an acceleration, and mass times acceleration

    しかし、時間の経過に伴う速度の変化は単なる加速度であり、質量に加速度をかけたものが

  • is equal to the force on the object.

    は、物体にかかる力と同じです。

  • So the change in kinetic energy of an object over time is just velocity times force.

    つまり、物体の運動エネルギーの時間変化は、「速度×力」でしかないのです。

  • On the other hand, the change in the potential energy of an object is negative the amount

    一方、物体の位置エネルギーの変化は、負の量の

  • of work it takes to get the object to its current position from its previous position

    前の位置から現在の位置に物体を移動させるのに必要な作業量

  • independent of the path taken – that is, potential energy is the negative of the force

    経路に依存しない、つまり、位置エネルギーは力のマイナスである。

  • applied times the change in position.

    を位置の変化の倍にして適用する。

  • This is where thethere's no absolute timepart comes into playyou can't

    ここで、「絶対的な時間はない」という部分が出てきますが、これは

  • have potential energy for a force that changes over time.

    は、時間とともに変化する力に対する位置エネルギーを持っています。

  • And just to be clear, “no changing over timedoesn't mean that an object can't

    また、「経年変化がない」というのは、「ある物体が」という意味ではありません。

  • experience a changing force along the course of its journey: the force might be different

    旅の途中で変化する力を経験する:その力は異なるかもしれない

  • at different places, but at any particular place, the force must remain the same.

    しかし、どの場所でも、力は同じでなければなりません。

  • Anyway, this is all just to say that the change in potential energy is negative F times the

    とにかくこれは、位置エネルギーの変化は、負のF倍ということを言いたいのです。

  • change in position.

    ポジションの変更。

  • The negative comes from the fact that if you let the force push you along your potential

    ネガティブなのは、力で押してもらうと、ポテンシャルが

  • energy decreases, while if you fight in opposition to the force your potential energy increases.

    エネルギーは減少し、力に逆らって戦えば位置エネルギーは増加します。

  • So the change in potential energy over time is the negative of the force times the change

    つまり、時間経過に伴う位置エネルギーの変化は、力の負の値に変化量をかけたものになります。

  • in position over time, but change in position over time is velocity!

    は、時間とともに位置が変化するが、時間とともに位置が変化するのは、速度である。

  • Which means change in potential energy of an object over time is negative velocity times

    つまり、物体の時間的な位置エネルギーの変化は、負の速度の倍数となる。

  • force.

    力を発揮します。

  • And thus the change in the total energy over time, which is the sum of the changes in the

    そして、その結果、時間経過による総エネルギーの変化は、その合計が

  • kinetic and potential energies over time, is v*F plus negative v*F, which equals zero!

    時間軸上の運動エネルギーと位置エネルギーは、v*Fにマイナスのv*Fを加えたもので、ゼロになります。

  • And zero change in energy over time is precisely conservation of energy!

    そして、時間の経過に伴うエネルギーの変化がゼロになることは、まさにエネルギーの保存です。

  • All for the same reason that time zones work.

    タイムゾーンが機能するのと同じ理由です。

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  • I'd like to recommend the book Unruly Places: Lost Spaces, Secret Cities, and Other Inscrutable

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  • Geographies by Alastair Bonnett [called Off the Map in the UK] – it's a tour of all

    Alastair Bonnettの『Geographies』(イギリスでは『Off the Map』と呼ばれています)は、すべての国を巡っています。

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  • audible for helping me continue to make these videos.

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  • As a followup, I'll admit that I skimmed over some details in this derivation and it's

    続いて、この導出の詳細を読み飛ばしてしまったことを認めますが、それは

  • much easier to do with calculus.

    微積分を使えば、もっと簡単にできます。

  • You just have to know that the time derivative of kinetic energy is m times v times a which

    運動エネルギーの時間微分は、m×v×aであることを知っていればよい。

  • is F*v, and the time derivative of potential energy is -F times dx/dt, or -F*v, and so

    はF*vであり、位置エネルギーの時間微分は-F倍のdx/dt、つまり-F*vとなるので

  • the time derivative of the total energy, dE/dt, is F*v-F*v = 0, which means energy doesn't

    全エネルギーの時間微分であるdE/dtは、F*v-F*v=0となり、エネルギーは存在しないことになります。

  • change over time.

    は、時間とともに変化します。

  • And as a final followup, the most legit and robust version of this proof as it applies

    そして最後のフォローアップとして、この証明の最も正当で強固なバージョンが適用されています。

  • to ALL OF PHYSICS is called Noether's theorem, discovered by Emmy Noether in 1915.

    1915年にエミー・ノエテルが発見した「ノエテルの定理」と呼ばれる定理が、全物理学に適用されます。

  • It's beautiful physics.

    美しい物理学です。

One of the fundamental principles in modern physics is that there's no absolute time.

現代物理学の基本原理のひとつに、「絶対的な時間は存在しない」というものがあります。

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B1 中級 日本語 エネルギー 変化 位置 時間 audible 速度

エネルギー保存の簡単な証明 (A Simple Proof of Conservation of Energy)

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    Summer に公開 2021 年 10 月 08 日
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