省燃費運転のすすめ　―エネルギー保存の法則―

慣性の法則を忠実に再現してくれるのは、人工衛星や宇宙船でしょう。地球や他の物体の重力の影響を受けず周りは真空ですから、慣性で動いている物体は永久に動き続けます。僅かな外乱による姿勢制御のため、スラスタ（姿勢制御用小型ロケット）が必要なだけで、推進力のためのエネルギーは不要です。
しかし、地球上では空気や地球の重力などの抵抗を受け、地上を移動する物体はやがて止まってしまいます。
空気抵抗の大きさは、海や湖面を移動する船に置き換えればより分かりやすいでしょう。船は、より速く前進しようとすればするほど、水をかき分けたあとに大きな波を作ります。これが造波抵抗です。これは船の速度の２乗に比例します。地上を走る自動車も空気を押しのけ、進行方向とは逆方向に空気の渦流を作ります。空気抵抗と呼ばれるものです。船の場合と同じく速度の２乗に比例します。（造波抵抗や空気抵抗をゼロにするには、移動物体の前面投影面積をゼロにすればいいのですが、それでは乗り物として役に立ちません。でも、積極的に抵抗を減らす努力は、競艇用のボートやスポーツカーに見られます）
しかし、これらは、移動物体の運動エネルギーが、そのまま造波や渦流の運動エネルギーに置き換わっただけです。

自動車のタイヤが地面に接しているのは、質量を持つ自動車と地球との間に重力が働くためです。重い自動車ほど強く地面に押し付けられます。
動いている自動車も、エンジンから得た駆動力をタイヤに伝えるのをやめれば、やがて止まってしまいます。自動車の運動エネルギーが、タイヤと地面との摩擦力というエネルギー変換されるからです。これは、自動車が空走から自然に停止するまでの間に、タイヤが地球を押し出すエネルギーと等価です。（この場合の熱エネルギーは微小）
ブレーキングにより強制的に摩擦力を発生させ、急激に自動車の運動エネルギーをゼロにする力を加えた場合には、ブレーキシステムおよびタイヤと地面との間に熱エネルギーが生じます。運動エネルギーが熱エネルギーに変換されたわけです。運動エネルギーの減少量は熱エネルギーの増加量と等価です。また、重量の大きい自動車ほど変換エネルギーは大きくなります。しかし、走行運動する自動車にとっては、空気抵抗とともに損となります。

自動車は、ガソリンや軽油などの燃料が持つ化学エネルギーを熱エネルギーに変換し、駆動力という運動エネルギーに再変換して、タイヤを介し地球を蹴って動きます。損を加えたその自動車の総エネルギーは、ガソリンなど燃料が持つ化学エネルギーの総和と等価となります。

あと、位置エネルギーもあるのですが、長くなるので割愛します。

さて、この地球上のエネルギー源は、どこから来たのでしょう。そう、太陽です。核融合反応によって発生する莫大なエネルギーは、使っても使っても使い切れないほどの量です。ですが、太陽に比べたら比較にならないほど小さい質量しか持たない地球であっても、保有するエネルギーは、前述のように形を変えることはあっても減ることはないのです。もちろん増えることもありません。一定なのです。これをエネルギー保存の法則といいます。