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※このウェブページは中学校理科3年の学習内容です。<3年p.40>
1|仕事
日常生活では,仕事場で働くこと,荷物を運ぶこと,ものを売ることなどをみな「仕事」といっている。しかし,科学で使われる「仕事」という言葉は,それらとは意味が異なり,物体に力を加えてその力の向きに動かしたとき,力は物体に「仕事をした」という。
ここからは,物体自体の変化や物体の運動の変化を,「仕事をした・された」という見方・考え方でとらえてみましょう。
1 仕事の大きさ
仕事は,力の大きさと,力を加えながら力の向きに動かした距離によって決まり(図1),次のように定義されている。
式の右辺の単位はニュートンメートル(記号Nm)となるが,この単位をジュール(記号J)におきかえて仕事の単位として使う。
力の向きに物体を動かした距離を考える。
図1 仕事の定義
(a)も(b)も,力の向きと物体を動かしている向きが一致していることに気をつけましょう。
2 物体を持ち上げる仕事
地球上のすべての物体には重力がはたらいている。物体をある高さまで最小限の力で持ち上げるには,物体にはたらく重力と大きさが等しくて,向きが反対の力を加えればよい。
同じ重さの物体でも高い位置に上げるほど,あるいは重い物体ほど,仕事は大きくなる(図2)。