こんにちは！今回は、「仕事」や「仕事率」、そして「仕事の原理」についてわかりやすく解説していくよ。これらの概念は、普段の生活ではあまり意識しないかもしれないけど、実はすごく大事な物理の基本なんだ。
1. 仕事って何？
仕事とは、物体に力を加えて移動させたときの作業量を表すものだよ。たとえば、重い荷物を持ち上げたり、物を押したりすると、仕事をしていることになるんだ。
仕事の計算
仕事は次の式で計算できるよ。
- 仕事(J) = 力の大きさ(N) × 力の向きに動いた距離(m)
例えば、5N（ニュートン）の力で物を2m持ち上げると、5N×2ｍで15J（ジュール）の仕事をしたことになる。このJ（ジュール）は、電気の消費量や電化製品のエネルギーでも使われる単位だよ。中2の電気で、J＝W×秒＝V×A×秒ってならったあのJ（ジュール）と同じJ（ジュール）です。
注意！
重たい荷物を持っていると、すごく「仕事」をしているような気がしませんか？でも、実は物理の世界でいう「仕事」とは、少し違った意味で使われているんです。「仕事」について、少し詳しく見てみましょう！
物理の「仕事」は、力（N）× 距離（m）で求められます。たとえば、力をかけて物を動かしたとき、その移動した距離に応じて「仕事」が生まれるのです。
A. 立っているだけでは仕事にならない？
重い荷物を持ってじっと立っているとき、ずっしりとした重さを支えているので、体感的には「大変な仕事をしている」気分ですよね。でも実際には、移動距離が0ｍなので、仕事は0になります！これが、物理での「仕事」と日常の感覚の違いなんですね。
B. 歩いても仕事にならないのはなぜ？
では、重たい荷物を持って歩いた場合はどうだろうか？ 実はこの場合も、「仕事」にはなりません。なぜなら、荷物を持ち上げる力は上向き、歩くときの移動方向は横方向です。力の向きと移動の向きが異なるので、物理では「仕事」は0になります。
2. 仕事率とは？
次に、「仕事率」について説明するよ。仕事率は、1秒間にどれだけの仕事をしたかを表すんだ。単位はW（ワット）。例えば、電気製品の消費電力にも「W」と書かれているよね。あれは1秒あたりに使うエネルギー、つまり仕事率を表しているんだ。
例題
- 15kgの物体を2m持ち上げると、必要な力は150N、したがって仕事は150N × 2m = 300J。
- もしこの仕事を10秒で終えたら、仕事率 = 300J ÷ 10秒 = 30Wだね。
3. 練習問題
ここで、いくつか練習問題を解いてみよう！解説もついているから、しっかり理解してね！
問題1
50Nの力で10m物体を動かしました。仕事の大きさは何J（ジュール）でしょうか？
解答1
- 仕事 = 力の大きさ(N) × 移動距離(m) なので、
- 仕事 = 50N × 10m = 500J
問題2
100Jの仕事を5秒で行いました。仕事率は何W（ワット）でしょうか？
解答2
- 仕事率 = 仕事(J) ÷ 時間(s) なので、
- 仕事率 = 100J ÷ 5秒 = 20W
問題3
仕事率50Wの機械が60秒かかる仕事を仕事率20Wの機械ですると何秒かかるか。
解答3
仕事率50Wの機械は、1秒間に50Jの仕事を行うから，60秒では，50(W)×60(s)＝3000(J)の仕事をします。
仕事率20Wの機械は、1秒間に20Jの仕事を行うから，
3000Jの仕事を行うには，3000(J)÷20(J／s)＝150(s)で，150秒かかる。
4. まとめ：ポイントをおさらい！
- 仕事 = 力の大きさ × 距離
- 仕事率は1秒あたりに行う仕事の量
- 道具を使っても、仕事の量は変わらない（仕事の原理）！
これらのポイントをしっかり覚えて、日常生活で使われている「仕事」と「仕事率」に気をつけてみてね。電気製品の消費電力を見てみたり、力の使い方を工夫したりすると、物理の知識が役立つはずだよ！
😊「なんだ。簡単じゃん」と感じてもらえたらすごくうれしいです。わかりにくい問題があったら、教えてください。簡単に説明したり、わかりやすい他の方法で、もっと楽に理解が深まります。
「ブログより実際に話しがしたい」「もっといろいろ教えてほしい！」と感じた人は、無料体験や相談に来てください！ この先生に相談をすることや習うことができます！ 少し勇気を出して、ぜひ一度体験しに来てください！ 「わかるって面白い」とか成績が良くなる自分を感じられる日がきます。お問い合わせ・ご質問はこちらです。
