位置エネルギーと聞くと，前回学習した「高いところにある物体がもつエネルギー」を真っ先に思い浮かべると思います。
しかし実は位置エネルギーというのはもっと広い意味で使われる用語で，高いところにある物体の位置エネルギーはその中のひとつに過ぎません。 前回のタイトルにわざわざ “重力による”をつけたのもそのためです。
今回は別の位置エネルギーについて勉強しましょう。
ばねがする仕事
ばねは変形させると元に戻ろうとする力がはたらくので，その力で物体に仕事をすることができます。
仕事ができるということは，変形したばねはエネルギーをもっているということになります！ 当然ですが，ばねが変形していなければエネルギーは０です（ばねの自然の長さのときがエネルギーの基準になる）。
変形していない状態から，少しでもばねを変形させると，自然長に戻ろうとしてエネルギーをもちます。 これって重力に似ていませんか？
重力も，物体が地面にあるときはそれ以上落下できないので，地面を基準にすると位置エネルギーは０です。
ですが，地面から少しでも持ち上げれば，物体は地面に落ちようとしてエネルギーをもちます。
冒頭で「位置エネルギーは複数ある」と書きましたが，位置エネルギーというのはこのように，「基準から位置をずらして手を離すと勝手に動き出す」ときのエネルギーの総称です。
「位置をずらしたときに生じるエネルギー」だから，略して位置エネルギー。
ばねの場合は，弾性力によって元の位置に戻ろうとするので，「弾性力による位置エネルギー（弾性エネルギー）」と呼びます。
他にも位置エネルギーはある？
ところで，重力と弾性力以外にも位置エネルギーがあるのかというと，答えはYESです。 他には何が考えられるでしょうか？
位置エネルギーをもつ力にはある共通項があります。 現時点で重力と弾性力は位置エネルギーをもつことがわかっているので，この仲間を探せばいいわけですが，このヒントだけで分かった人はすごい！ 勉強したことをよく覚えていますね！
…とはいえピンとこない人のほうが多いと思います。 こちらの記事 ↓ に答えがあります！
そう，重力と弾性力は保存力と呼ばれる力でしたね！
実は，力が保存力ならば，必ずその力の位置エネルギーが計算できることが知られています。 つまり，いずれ静電気力の位置エネルギーも登場するということですね！
位置エネルギーの求め方
前回の重力の場合もそうでしたが，位置エネルギーというのは，「ずらした地点から基準に戻るまでにその力がする仕事」です。 これをもとに弾性力の位置エネルギーを求めてみましょう。
自然の長さからx［m］変形させたときの弾性力は，フックの法則よりkx［N］です。
元に戻るまでにする仕事は力（kx）×距離（x)だから，kx2？
実はこの計算は正しくありません。 どこが正しくないか指摘できますか？
答えは「ばねが自然長に戻るまでの弾性力が一定ではないので，仕事を求める式が使えない」ということです！
重力の場合は高さに関係なく大きさmgで一定でしたが，弾性力は変形量xに比例しているので，自然の長さに近づくほど弾性力は小さくなります。
そして，「仕事＝力×距離」の式は，物体にはたらく力が一定でなければ使えません。
では力が変化する場合の仕事は求められないのでしょうか？
いや，あきらめるのはまだ早い。 計算で求められない場合はグラフの利用を考えましょう。 実は 力のする仕事はF-xグラフとx軸が囲む面積に等しいことが分かっています。
この事実を用いて，弾性力のする仕事を求めると，
これが弾性力による位置エネルギーの式です！！
注意点
弾性力による位置エネルギーについて2点補足します。
まず１点目。 重力の場合は，位置エネルギーの基準を自由に決めていい，という約束でしたが，ばねの場合は自由ではありません。
どんなときも「基準はばねの自然の長さ」です。
２点目。 重力の場合は，物体が基準より上にあるか下にあるかで位置エネルギーの符号が変わりました。
しかし，弾性力による位置エネルギーは，ばねが伸びていても縮んでいても常に正です！ 間違えないようにしましょう！
今回のまとめノート
時間に余裕がある人は，ぜひ問題演習にもチャレンジしてみてください！ より一層理解が深まります。
次回予告
運動エネルギーと位置エネルギーが出揃ったので，次回は力学の問題を解くのには欠かせない力学的エネルギー保存の法則を説明します！
