物理の「仕事」とは?その概念からわかり易く解説!

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皆さんこんにちは!今回は物理学における「仕事」の考え方について紹介していきます。

これは、「力学的エネルギー」の単元を学習する上で絶対に外せない考え方なので、わかり易く解説していきます。それではさっそく行きましょう!

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「仕事」とは

今度は「仕事」について理解していきましょう。早速ですが、皆さんは「仕事」ときいてどんなイメージが湧くでしょうか?

おそらく、「自分の父は毎朝、満員電車に乗って仕事にいってるよ(´・ω・`)」とかの「仕事」の意味を思い浮かべた人も多いのではないでしょうか。実は、物理学でいう「仕事」の意味は、今言ったような「仕事」の意味とは全く違います。

では、物理学でいう「仕事」とはどんな意味なのでしょうか。まずはそこから見ていきましょう!

物理学でいう「仕事」の定義は、「力F×変位x(力が物体を動かした距離)」です。物理的な意味は、「物体の持つエネルギーをその分だけ変化させるもの」となります。つまり、エネルギーと仕事は質的に同じようなものになります。ですから、エネルギーは仕事に変換できたりするわけです。

 

ちなみに、この仕事というのは一瞬だけ力を加えるのではなく、物体を移動させている間はずっと(一定の)力がかかっています。そして、その力は「ゆっくり」かけることが多いです。なぜなら、「仕事」で想定している状況は、(一定の)力がかかっている間だけ物体は動いていて、その力がかからなくなると物体が止まるというものだからです。ですから、以前の記事「速度と加速度・放物運動」では力をかけている間は物体は加速度を持つと言いましたが、ここでは物体が加速度を持つほどの勢いで力をかけず、「ゆっくり」力をかけていくわけです。

【補足説明】

・A仕事の定義は、詳しくは

(仕事) = (+または0または-)(力の移動方向成分)×(移動距離)   となる。

 

・B仕事の役割は、次の2通りの式の立て方がある。

①運動エネルギーの変化=すべての力による仕事

②力学的エネルギーの変化=位置エネルギーを考えている力(重力とバネの弾性力)以外による仕事

 

それでは、今回は「仕事」についてあつかってきました。この単元はこれで以上です。次回から「運動量と力積」を紹介していきます。それでは、おつかれさまでした!

 

あ、そうそう。今回は気まぐれでオマケのコーナーを設けてみたので、興味があったらみてね(゚∀゚)

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【おまけの小話:偉人紹介①】(※このコーナーは気まぐれでやります。興味がある人は読んでね)

アリストテレス[紀元前384年~紀元前322年]:

古代ギリシャの哲学者で、「自然界の物質の根源は水・空気・土・火の四種類だ!」という「四元説」を唱えた人。

当時の物理学は哲学と同じ範疇にあり、当時の哲学はこの考えを元に大きく発展してきた。

プラトンの弟子であり、物理現象の観察を観察することで、それを司る自然法則の発見につながるだろうという考えを持っていた。そして、彼の著書に「物理学」の研究に関する文献『自然学』がある。

高校で倫理の授業を受けた人は、アリストテレスは「人間が観想的生活を送るには、徳がなければならん!」といった哲学者という印象があるだろう。しかし、この人は哲学という分野のなかで、物理学も研究していたのである。当時は学問が今ほど発展していなかったので、哲学者と言われている人たちが意外と色々な分野について考えていたいりする。そう考えると、昔の賢い人は専門性を一つに定めずに色々な分野を研究していたので、今の人よりも賢こそうな印象を受けなくもない。

 

 

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