中3物理【仕事とは】

このページでは「仕事」と「仕事率」について解説しています。

「仕事」の意味を正しく理解しておきましょう。

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1.仕事

■仕事

物体に力を加えて、力の向きに物体を動かすこと。

次のように求める。

仕事(J)=力(N)×力の向きに動いた距離(m)

 

仕事は、力を加えて、その力の向きに物体を動かすことをいいます。

加える力の向きと物体の動く向きが一致していなければなりません。

もし一致していなければ、仕事をしたことにはなりません。(仕事は0J)

いくつか例を見てみましょう。

 

例①

Q.一定の速さで糸を引きながら、物体を持ち上げます。仕事は何Jでしょう?

(答)

20Nの重さの物体を動かすには、20Nの力を上向きに加える必要があります。

そして上向きに8m動かしているので、

仕事(J)=20N×8m=160J

となります。

このように仕事の計算をするとき、「加える力の向き」と「物体の動く向き」が一致している必要があります。(↓の図)

例②

Q.糸に上向きの力を加えながら、真横に一定の速さで動かします。仕事は何Jでしょう?

(答)

よくある間違いは「20N×8m=160J」としてしまうことです。

この場合、手は20Nの力を上向きに加えています。その状態で、物体を真横に動かします。

「加えている力の向き」と「物体の動く向き」が一致していないのです。(↓の図)

そのため、この場合は仕事をしたことになりません。

仕事の量は0Jとなります。

 

例③

Q.斜面上にある物体についた糸を一定の速さで引きます。仕事は何Jでしょう?

(答)

「20N×10m」か「20N×5m」か、どちらの計算かを迷う人もいるかもしれません。

もう一度確認しておきます。

仕事の計算では、「加える力の向き」と「物体の動く向き」が一致している必要があります。

右上の方向に20Nの力を加えています。そして右上に10m引いていますね。(↓の図)

したがって

仕事=20N×10m=200J

となります。

 

POINT!!

仕事の計算では、「加える力の向き」と「物体の動く向き」が一致している必要がある。

一致していなければ仕事は0J。

 

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2.仕事の意味

物体に仕事をすると、物体の持つエネルギーが変化します。

先ほどの例①や例③は物体が持ち上げられています。つまり「高さ」が変化しています。

 

「高さ」によって変化するエネルギーは位置エネルギーでした。

(位置エネルギーに関する説明はこちら→【力学的エネルギー】←

つまり「持ち上げる」という仕事をすることで、物体の持つ位置エネルギーが増加しています。

 

POINT!!

仕事とは物体の持つエネルギーを変化させること。

仕事の量=エネルギーの変化量といえる。

 

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3.仕事率

■仕事率

1秒あたりにする仕事のこと。仕事の能率を表す。単位はW(ワット)。

仕事率(W)=仕事の量(J)÷時間(秒)

仕事率は、1秒あたりに何Jの仕事をしているかを表します。

単位はW(ワット)を使います。(「J/秒」と書くこともできます)

 

※電力の単位

電力の単位もW(ワット)でした。電力は、電流がする仕事の仕事率を表します。

 

 

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小中高生に数・理を教えている関西の現役塾講師です。
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