仕事

仕事とは

物体に力を加えてその力の向きに動かしたとき、物体に対して仕事をしたという。仕事の単位はJ(ジュール)
仕事(J)=力(N)×力の向きに動いた距離(m)

重力にさからってする仕事

物体を真上にゆっくり引き上げる場合、物体にかかる重力と同じ大きさの力が必要となる。
質量200gの物体を真上に60cm引き上げる場合、仕事=2(N)×0.6(m)=1.2(J) となる。
重力(2N)引く力(2N)引き上げる60cm

摩擦力にさからってする仕事

摩擦のある面に置かれている物体を水平に移動させる場合、物体と面の間に摩擦力がはたらく。
摩擦力にさからって、一定の速さで物体を動かすときには摩擦力と同じ大きさで反対向きの力を加えることになる。
摩擦力が300Nで2m移動させる場合、仕事は 300(N)×2(m) = 600(J)となる。
物体摩擦力(300N)引く力(300N)2m移動させる

仕事の大きさが0になるとき

仕事の大きさは、力×力の向きに移動した距離 なので「力を加えても物体が移動しない」場合や、「移動の向きに対して力が加わっていないか、垂直に加わる」場合には仕事の大きさは0である。

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仕事の原理

同じ仕事をする場合、道具を使っても使わなくても仕事の量は変わらない。

動滑車

物体を真上にxm上昇させるためにはひもを2xm引く必要があるが、ひもを引く力は物体の重さの半分になる。 動滑車

てこ

物体を真上にxm上昇させるためには、点Pを下に x × b a m引く必要がある。そのときの力は物体の重さの a b になる。 てこ a b P

斜面

物体をxm上昇させるには斜面に沿ってym引く必要がある。その時の力は 物体の重さの x y になる。 斜面 斜面 y x

仕事の原理により同じ仕事をする場合、道具を使って力を加える距離を長くすると、必要な力の大きさを小さくすることができる。


仕事率

単位時間にする仕事を仕事率という。単位はW(ワット)
仕事率は仕事の能率の大小を表す。 仕事率(W) = 仕事(J) 仕事にかかった時間(s)
※ 2年電気ででてきた電力(W)は電気による仕事率である。

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基本事項の確認

物体に力を加えてその力の向きに動かしたとき、物体に対して仕事をしたという。 仕事の単位はJ(ジュール)である。 質量300gの物体を真上にゆっくり引き上げる場合、必要な力は3(N)である。 質量400gの物体を真上に50cm引き上げる場合の仕事は2(J)である。 摩擦のある面に置かれている物体を水平に移動させる場合、物体と面の間に摩擦力がはたらく。 摩擦力にさからって、一定の速さで物体を動かすときには摩擦力と同じ大きさで反対向きの力を加えることになる。 摩擦力が50Nで2m移動させる場合の仕事は100(J)である。 力を加えても物体が移動しない場合の仕事の大きさは0である。 移動の向きに対して力が加わっていないか、力が垂直に加わる場合には仕事の大きさは0である。 「同じ仕事をする場合、道具を使った場合と、使わない場合で仕事の量は変わらない。」 ⑩を仕事の原理という。 動滑車を使って物体を真上にxm上昇させるためにはひもを2xm引く必要があるが、ひもを引く力は物体の重さの半分になる。 仕事の原理により同じ仕事をする場合、道具を使って力を加える距離を長くすると、必要な力の大きさを小さくすることができる。 単位時間にする仕事を仕事率という。 仕事率の単位はW(ワット) 仕事率は仕事の能率の大小を表す。 電力は電気による仕事率である。

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