力学

仕事(三角比編)

物体に力を加えて移動させるとき,仕事という概念が大事になってきますが,その計算方法は以前本編で説明しました。

仕事仕事という単語は物理のいろんな分野に登場します。なので,言葉の意味があやふやのまま進んでしまうと,他の分野にも支障をきたします。 最初の段階でしっかりと意味を確認しておきましょう!...

しかし,このとき扱ったのは,
・力の向きと移動方向が同じとき
・力の向きが移動方向と垂直のとき
・力の向きと移動方向が逆向きのとき
の3パターンだけです。 では,このような場合はどうすればいいのでしょう?

移動方向に対して,力が斜めを向いています。

こんな状況あるのか?と文句を言う人もいるので一応答えておくと,キャリーケースを引いて歩けばこれと同じ状況になります。

(カバンは斜め上に力を受けているが,水平に動く)

今回紹介する式を使えば,このような斜め方向の力がする仕事もバッチリ計算できちゃいます!


斜めの力はとにかく分解

移動方向に対して,斜め方向の力が登場したら,移動方向と,垂直方向に即分解!!

物理をやる上でこれはもう常識です。

少し前に,三角比を使った分解を説明しました。

力の分解(三角比編)力の分解において,分力の大きさは直角三角形の辺の比を用いて計算することもありますが,今回はもっと応用の効くやり方をお教えします!...

これを用いて,力を分解してみましょう。

このように力を分解すると,「実際に物体を動かしているのは,Fcosθ」ということが分かります。

分解したFcosθは,移動方向と一致しているので,「力の向きと移動方向が一致する場合」の式を用いると,仕事Wは,力(Fcosθ)× 距離(x)で,W = Fxcosθとなります。

本編では,三角比を未習 or 不慣れな人のため,cosθを使わずに3パターンに分けて紹介しましたが,その3つも実は今回の式から導くことができます!

三角比バンザイ!! 詳しくはまとめノートに記しておきます。

今回のまとめノート


今回はこれにて終了。 時間に余裕がある人は,ぜひ問題演習にもチャレンジしてみてください!

【演習】仕事(三角比編)三角比を用いた仕事に関する演習問題にチャレンジ!...