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。

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この記事を書いた人

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。
子供のころ勉強に使っていた学習サイトを自分でも作りたくでトライし始めました!
理科の授業を「何度でもふりかえる」ことが出来るように、知識+思考力がつくサイトにしていくのでよろしくお願いします!

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