物理学における仕事の定義は何ですか?

チャド・ベイカー/ゲッティイメージズ

の 物理 、作業は次のように定義されます 力 オブジェクトの移動または変位を引き起こします。一定の力の場合、仕事は物体に作用する力とその力によって生じる変位のスカラー積です。力も変位も ベクター のスカラー積 (または内積) の性質により、仕事には方向がありません。 ベクトル数学 .一定の力は単に力と距離の積に統合されるため、この定義は適切な定義と一致します。

実際の仕事の例と、実行されている仕事の量を計算する方法を学びましょう。

作品例

日常生活での仕事の例はたくさんあります。 物理教室 いくつかのメモ：畑を鋤を引く馬。食料品店の通路で食料品のカートを押している父親。肩に本がいっぱい入ったバックパックを持ち上げる学生。バーベルを頭上に持ち上げる重量挙げ選手。砲丸投げを開始するオリンピック選手。

一般に、仕事が発生するには、物体に力を加えて物体を動かす必要があります。だから、欲求不満で壁を押しても疲れ果ててしまう人は、壁が動かないので何の仕事もしていません。しかし、本がテーブルから落ちて地面に衝突することは、力 ( 重力 ) が本に作用し、本を下方向に変位させます。

うまくいかないこと

興味深いことに、ウェイターが片腕で支えられたトレイを頭上に持ち上げ、一定のペースで部屋を横切って歩いていると、自分は一生懸命働いていると思うかもしれません。 （彼は汗をかいているかもしれません。）しかし、定義上、彼は汗をかいていません。 どれか 仕事。確かに、ウェイターは力を使ってトレイを頭上に押し上げており、ウェイターが歩くとトレイが部屋を横切って移動しています。しかし、ウェイターがトレイを持ち上げる力はそうではありません。 原因 移動するトレイ。 「変位を引き起こすには、変位の方向に力の成分がなければなりません」とThe Physics Classroomは述べています。

仕事の計算

仕事の基本的な計算は、実際には非常に単純です。

W = Fd

ここで、「W」は仕事、「F」は力、「d」は変位 (または物体の移動距離) を表します。 子供のための物理 この例の問題を示します。

野球選手が 10 の力でボールを投げる ニュートン .ボールは 20 メートル移動します。総仕事量は？

これを解決するには、最初にニュートンが 1 キログラム (2.2 ポンド) の質量を 1 秒あたり 1 メートル (1.1 ヤード) の加速度で提供するのに必要な力として定義されていることを知る必要があります。ニュートンは一般に「N」と略されます。したがって、次の式を使用します。

W = Fd

したがって：

幅 = 10 N * 20 メートル (記号「*」は時間を表します)

そう：

仕事 = 200 ジュール

あ ジュール は物理学で使用される用語で、1 秒あたり 1 メートルで移動する 1 キログラムの運動エネルギーに相当します。