仕事

CoddyのPhysicsジャーニー「力学」セクションの一部。レッスン 50/97。

物体が力を受けている間に移動すると、その力は物体に仕事をします。仕事に関係するのは、力のうち運動方向に沿った成分だけです。

$W = F d \cos\theta$

$\theta$ は、力と変位の間の角度です。仕事の単位はジュールです。

平らな雪の上のそりが、地面から角度thetaで上向きに引くロープの力Fを受けている。点線部分F cos thetaは右向きの変位dに沿っている

変位dに沿ったFの成分だけが仕事をします。

運動に垂直な力は仕事をしません： $\cos 90^\circ = 0$ 。

摩擦のように運動に逆らう力は、負の仕事をします： $\cos 180^\circ = -1$ 。

チャレンジ

子どもが滑らかで水平な地面の上で、取っ手を使って $10\ \mathrm{kg}$ の荷車を、地面から $60^\circ$ 上向きに $30\ \mathrm{N}$ の力で引き、引く力は $300\ \mathrm{J}$ の仕事をします。荷車に働く力を図に描き、移動距離を求めてください。距離を $d$ とします。