『仕事と力学的エネルギーって単位が同じジュール[J]だしたせるの？』このような疑問はないでしょうか。
この記事ではなるべく分かりやすく仕事と運動エネルギーの関係について解説しました。
この記事を読めば、仕事と運動エネルギーの関係について分かるはずです。
ぜひ、読んでいってください。
結論
結論としては「仕事と力学的エネルギーは互いに計算することができます！！」
なぜ？
まず、エネルギーの定義とは
物体が持っている仕事をする能力のこと
です。つまり、その物体は持っているエネルギーほどの仕事ができるというわけです。
例題
あなたはこの問題がわかりますか？ぜひ、考えてみてください。
問題
上の図のように台車が衝突することで釘を打ち込む。
台車の質量をm[kg]とし、また衝突するときの速さをV[m/s]とする。
一回の衝突で釘がx[m]打ち込まれたとすると、打ち込むのに必要な力の大きさを求めよ。
ただし、台車の運動エネルギーはすべて釘を打ち込むための仕事に使われたものとし、台車の跳ね返りや摩擦も考えないものとする。また、釘の長さもx[m]より長い。
W=Fx [J]
K=½mv2 [J]
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W[J]:仕事 F[N]:力
x[m]:進んだ距離 K[J]:運動エネルギー
m[kg]:質量 v[m/s]:速さ
答え
mv2/2x [N] (mvの二乗分の2x)
単位を忘れずに！
解説
打ち込むために必要な力をF[N]とする。
この時、台車が釘に衝突する直前の運動エネルギーは【台車の質量をm[kg]、衝突するときの速さをV[m/s]】なので、
K=½mv2
また、x[m]打ち込むのに必要な仕事の大きさはは必要な力をF[N]とおいているので
W=Fx
仕事と運動エネルギーは同じものとして考えていいので
K=W
つまり
½mv2=Fx
この式を整理して
F＝mv2/2x
よって、必要な力の大きさはmv2/2x[N]
まとめ
仕事と運動エネルギーは同じものとして考えて良いということが分かりましたか？
物理は公式をおぼえていないと何もできないのでなるべく覚えていた方が良いですよ。
また、単位を付けていなかったから減点という悲しいことにならないように単位をつけることを習慣づけておきましょう！今回はここまでです。読んでいただきありがとうございます。
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