仕事
物体に力を加えてその物体が動いたとき、物体に対して「仕事をした」という。
このときの仕事の量は物体に対して加えた力と力の向きに移動した距離の積になる。
仕事率・・・1秒あたりに行った仕事の量のこと。単位はワット(W)
例えば、図のようにAさんが4秒かけて、1kgの物体を6Nの力で右に押したときAさんが物体にした仕事と仕事率は
仕事：6N × 4m ＝ 24J
仕事率：24J ÷ 4秒 ＝ 6W
という風に求めることができる。
また、このときAさんが加えた力(6N)が物体の摩擦力になることも覚えておこう。
【例題1】
A君は2kgの物体を真上に5m持ち上げた。このとき、A君が物体にした仕事を求めなさい。
【解き方】
A君は物体に対して真上に20Nの力を加えて5m持ち上げたので、仕事は20N × 5m ＝ 100J となる。・・・①
定滑車・動滑車
定滑車・・・天井や床に固定されていて位置が一定な滑車
・力の向きを変えることができる。
・引く力の大きさや引く距離は変わらない。
図のように、重力20Nの物体を定滑車で5m持ち上げるとき、下向きに20Nの力で5m引けばよい。
よって、仕事は20N×5m＝100Jとなる。・・・②
動滑車・・・動く滑車
・引く力の大きさが半分になる。
・ひもを引く距離が物体の移動距離の2倍になる。
図のように、重力20Nの物体を動滑車で5m持ち上げるとき、上向きに10Nの力で10m引けばよい。
よって、仕事は10N×10m＝100Jとなる。・・・③
このとき、20Nの力が必要なところを10Nの力で引くことができているが、残りの10Nは天井が引くことで物体を持ち上げることが出来る。
①・②・③は全て2kgの物体を5m持ち上げているが、いずれも仕事は100Jと同じになっている。
このように、道具の有無に関わらず、同じ物体を同じ高さまで持ち上げるのに必要な仕事は常に一定になることを仕事の原理という。
