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【イメージ重視の物理基礎】仕事率の公式はいらない?意味を知るのが1番の近道

  • まずはザックリ理解したい
  • イメージを優先したい
  • 苦手を克服したい

このような方向けに解説をしていきます。

【今回わかること】

  • 仕事率とはなにか
  • 公式よりも優先するもの
  • 仕事率の単位について

『仕事率』とは1秒でどれだけ仕事をしたか

仕事率とは、仕事の効率をくらべるためのものです。

 

例えば、工事現場でクレーンがする仕事について考えてみましょう

地上から屋上まで、重い鉄骨を2回持ち上げるとします。

地上から屋上まで持ち上げるためには1000 [J (ジュール)] の仕事をする必要があるとしましょう。

  • 1回目に持ち上げたときは10秒で持ち上げた
  • 2回目に持ち上げたときは20秒で持ち上げた

1回目と2回目では、どちらの方が効率よく持ち上げたことになるでしょうか?

1回目の方が短い時間で作業を終わらせたことになるので、効率がよいのは1回目です。

 

では、次の場合はどちらの方が効率がよいでしょうか。

  • 1回目は10秒で1000 [J] の仕事をした
  • 2回目は10秒で2000 [J] の仕事をした

同じ時間であれば、2回目の方が仕事をした量は多いので、効率がよいことになります。

 

「仕事の量が同じとき」と「仕事をした時間が同じとき」で統一されたルールがあった方が、仕事の効率を比較するときに便利です。

そこで、『1秒間にどれだけ仕事をしたか』で仕事の効率を測ります。

この「1秒間にした仕事の量」のことを『仕事率』と呼びます。

  • 20秒で1000 [J] の仕事をした場合、仕事率は50 [J/s]
  • 10秒で2000 [J] の仕事をした場合、仕事率は200[J/s]
仕事率の単位は、仕事の単位[J]÷時間の単位[s] から作れます。[J/s]を[W (ワット)] という1文字で表すことも可能です。
まこと
仕事率は日本語の意味を覚えるのがおすすめ!

 

仕事率の公式は2種類もいらない?

教科書では、仕事率の公式が2種類紹介されています。

どちらの公式も仕事率の意味「1秒間にした仕事の量」を覚えておけば問題ありません。

 

例えば10秒で2000 [J] の仕事をした場合、仕事の量2000 [J] を時間10秒で割ることで、1秒間にした仕事の量がわかります。

つまり、『仕事の量÷時間』をしているので最初の公式が完成します。

 

もう1つの公式は、仕事を「力×距離」に書き換えたときにできあがる式です。

1秒間にした仕事の量は、1秒間に加えた力×1秒間に移動した距離で求めることができます。

ここで、「1秒間に移動した距離」とは「速さ」のことなので、『1秒間に加えた力×速さ』という式の完成です。

 

どちらの公式を使うにしても、結局は仕事率の意味がわかれば十分ということになります。

まこと
公式よりも日本語での意味を重視!

 

まとめ

  • 仕事率とは、1秒間にした仕事の量のこと
  • 公式を2つ覚えるよりも、日本語の意味を1つ覚える方がシンプル
  • 仕事率の単位[W (ワット)] もあとで覚える

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