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仕事とは?

しごと

理科における仕事とは、物体に力を加えてその力の向きに物体を動かしたとき、力が物体に対して行ったエネルギー移動量を表す物理量です。

物理学(理科)における「仕事(しごと)」は、力学の基本概念のひとつです。日常語の「仕事」とは異なり、物体に力を加えてその力の方向に物体が移動したときにのみ、仕事が「なされた」とみなします。

仕事の定義は次の式で表されます。

仕事(W)= 力(F)× 移動距離(d)× cos θ

ここで θ は力の方向と移動方向のなす角度です。力と移動方向が同じ場合(θ=0)は W=F×d となります。仕事の単位はジュール(J)で、1Nの力で物体を力の方向に1m動かしたときの仕事が1Jです。

重要なポイントとして、たとえ大きな力をかけていても物体が動かなければ仕事はゼロです。また、力の方向と垂直に物体が動いた場合も仕事はゼロになります(例:水平に持ち運ぶだけでは重力は仕事をしない)。

仕事はエネルギーと密接に関連しており、物体に仕事をすることでその物体のエネルギーが変化します。この関係を「仕事とエネルギーの定理」といい、物体の運動エネルギーの変化はその物体に加えられた合力の仕事に等しいと述べられます。

使い方・例文

10Nの力で物体を力の方向に5m動かしたとき、仕事の大きさは10×5=50Jと計算でき、理科の授業ではこのような問題がよく取り上げられます。

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