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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

この記事では

  • 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

というひと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、仕事の効率を比べるためのものです。

イメージを固めるために、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、効率が良いのは1回目です。

 

では次の場合はどちらの方が効率が良いでしょうか。

  • 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良いです。

 

仕事の量が同じときと時間が同じときで統一されたルールがあった方が比較もしやすくなります。

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しょう。

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。これを[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、1秒分を知りたければ仕事の量2000 [J] を時間10秒で割ります。

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×速さという式が完成です。

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しましょう!

 

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つ覚えた方がシンプル
  • 仕事率の単位[W (ワット)] もあとで覚える

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