物体を持ち上げる仕事を測定しよう

物体を直接持ち上げる場合と、滑車や斜面を使う場合で、必要な力と動かす距離を測ります。仕事を比べるには、同じ物体を同じ高さまで上げます。

このレッスンの役割

仕事の成立条件を、ばねばかりと物差しで測定できる形へ変えます。

前から受け取る力：力とその向きへの移動から仕事を判定する力
今回完成させる力：力Nと距離mを正しく測り、方法ごとの仕事を比較する力
次へ渡す力：道具による力と距離の交換を説明する力

知る：測定条件をそろえる

ばねばかりのゼロ点を確認し、等速で引いたときの値を読みます。距離は力の向きに動かした長さをmで測ります。

理解する：同じ高さまで上げて比較する

直接、定滑車、斜面のいずれも、同じ物体を同じ高さまで上げます。物体、上げる高さ、開始・終了位置をそろえなければ仕事を比較できません。

例で使い、よくある誤答を直そう

直接5 Nで0.4 mなら2.0 J、斜面2 Nで1.0 mなら2.0 Jです。「斜面は1 m進んだから高さも1 m」としてはいけません。仕事の距離は引く力の向き、比較する到達点は鉛直の高さです。

自分で確かめ、まとめて次へ進もう

力と距離を組で測れば道具の効果を比べられます。次は、小さい力でも長く動かす理由を仕事の原理で考えます。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。