物理基礎｜仕事とエネルギー（1）仕事と仕事率

物理の「仕事」は、力の向きに動いた分だけ

この教材のために作ったオリジナル問題です。

答えを選ぶと、正解とわけが出ます。図の問題は、答えたあとに図が動いて確かめられます。

問1選んで答える

箱を 5.0 N の力で押して、力の向きに 3.0 m 動かした。仕事は？

答えと解説

正解：15 J

W ＝ Fs ＝ 5.0 × 3.0 ＝ 15 J。

問2選んで答える

質量 3.0 kg の荷物を手で持ったまま、水平に 10 m 歩いた。手が荷物にした仕事は？

答えと解説

正解：0 J

手の力は上向き、動いた向きは水平で垂直。力の向きに動いた距離は 0 なので、仕事は 0 J。

問3選んで答える

箱を、水平から 30° 上向きに 20 N の力で引いて、水平に 5.0 m 動かした。この力がした仕事は？（cos30° ＝ 0.87）

答えと解説

正解：87 J

W ＝ Fs cosθ ＝ 20 × 5.0 × 0.87 ＝ 87 J。

問4選んで答える

モーターが 600 J の仕事を 20 秒でした。仕事率は？

答えと解説

正解：30 W

P ＝ W / t ＝ 600 ÷ 20 ＝ 30 W。

問5考えてから見る

動滑車を使うと荷物を半分の力で持ち上げられるのに、「楽になった分だけ仕事が減る」とは言えない理由を説明しよう。

答えと解説

動滑車では力は半分になるが、引く糸の長さが 2 倍になる。仕事＝力 × 距離なので、半分 × 2 倍＝同じ。道具を使っても仕事の量は変わらない（仕事の原理）。

自分の答えに、次のことが入っていたかくらべてみよう