仕事率を使って仕事の効率を考えよう!

”仕事”とはなんだろう?

”仕事”というとどんなものが思い浮かびますか?

Googleで調べると①職業や業務としてすること。職業。②力が働いて物体を動かしたとき、その力と動かした距離との積。とあります。

今回は②の理科的な”仕事”について学んでいきましょう。

ものを持ち上げたり、引っ張ったり、階段を上ったりしたときのように、ものを動かした時、仕事をした。といいます。

この仕事の大きさは〔J〕(ジュール)で表します。Jは電気の時にも出てきましたね

J(電力量)=W(電力)×s(秒)で計算できました。このようにJ(ジュール)は他にもエネルギーの単位など、多くの場面で使われます。同じ単位なので、仕事の大きさと電力量を比較できるわけですね。

ちなみに、J(ジュール)はSI基本単位という7つですべての単位を表現できるという単位のうちの1つです。

仕事の計算方法

仕事の大きさ〔J〕は、物体に加えた力の大きさ〔N〕×その力の方向に動かした距離〔m〕で計算されます。

例えば、10Nの物体を真上に1m持ち上げた時、人がした仕事は10N×1mで10Jになります。

仕事の大きさを計算する時の、最大のポイント「力の方向に動かした」距離で計算することです。

つまり、力をかけた方向に動かさなければ仕事は0になります。例えば、机を「上に」持ち上げたまま、ゆっくり「横に」動かした時のように、力と動きの方向が垂直な時に仕事が0になります。

同じように、斜め上に力を加えて横に動かした時は、斜めの力のうち横向きの分力で計算されます。

仕事の効率を考えよう

例えば、同じ重さの物体を同じだけ持ち上げるような、同じ仕事をするにしても、短い時間でできた人のほうが、効率がいいですよね。

この仕事を行う効率を表したものを仕事率といいます。

仕事率は、仕事〔J〕÷仕事をするのにかかった時間〔s〕で計算されます。単位は〔W〕(ワット)です。電力量の計算と同じですね。

仕事率は短い時間で行った仕事ほど大きくなります。

まとめ

仕事の大きさ〔J〕は加えた力〔N〕×動いた距離〔m〕で表す。

仕事率〔W〕は仕事〔J〕÷かかった時間〔s〕で表す。

中3 物理
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プロフィール
ゆうしろ

私立中・高一貫校の現役理科教員です。
専門は生物学で、中学・高校理科の教員免許を持っています。
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