物理の問題です！

次の場合,質量 2kg の荷物を運ぶ人のする仕事を計算せよ. (i)鉛直上方に 1m だけ荷物を持ち上げる.
(ii)水平に 1m だけ荷物を運ぶ.
(iii)水平に 1m 運んだあとに,1m だけ持ち上げる.

よろしくお願いします。

No.1 ベストアンサー 回答者： Saturn5 回答日時： 2015/06/11 14:12

(1)２ｋｇのものを持ち上げるのに必要な力は

２×９．８＝１９．６〔Ｎ〕
仕事≡力×距離＝１９．６×１＝１９．６〔Ｊ〕

(2)水平方向には力がかかっていないので、
水平方向に動かす力＝０
０×１＝０〔Ｊ〕

(3)０＋１９．６＝１９．６〔Ｊ〕

No.4 回答者： fxq11011 回答日時： 2015/06/14 11:42

仕事＝重力に逆らった動き（地球上では）。

重力に逆らうことなくものを運ぶ＝労力（ただのご苦労さん？）。

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2015/06/11 16:57

No.2です。

ははは、単純な掛け算を間違えていましたね。
　鉛直下向きに重力は、

「2(kg) × 重力加速度：9.8ｍ/ｓ^2 = 19.6(N)」

ですね。文章や式の中の「18.6(N)」は「19.6(N)」に訂正してください。


＊＊＊＊＊（訂正版）＊＊＊＊＊

　問題を解く以前に、物理学でいう「仕事」の定義をきちんと理解しましょう。

　物理学でいう「仕事」とは、まず単純には

「物体に一定の力 F [N]を加え続けて、その力の向きに距離 s [m]だけ動かしたとき、その積 F × s を、力が物体にした仕事 W [J]という」

ということです。これと等価な「仕事」もいろいろありますが、ご質問はこの定義だけで解けますね。
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/4-1-0-0/4-1- …


　共通事項として、「質量 2kg の荷物」には、鉛直下向きに重力「2(kg) × 重力加速度：9.8ｍ/ｓ^2 = 19.6(N)」の力が働いています。（「（力）＝（質量）×（加速度）：F=m*a 」を思い出しましょう）


＞(i)鉛直上方に 1m だけ荷物を持ち上げる

　「鉛直上方に持ち上げる」には、重力に逆らって鉛直上方に力を加える必要があります。力の大きさは、上記の「19.6(N)」です。その力の向きに「 1m」動かしたのですから、上記の仕事の定義から、力が物体にした仕事は、「積 F × s = 19.6(N) × 1(m) = 19.6(J)」です。


＞(ii)水平に 1m だけ荷物を運ぶ.

　水平方向に動かすには、水平方向に力を加えますが、水平方向に加える力は「微小」でよいのです。現実世界では「ゼロ」ではありませんが、「物理学」の「摩擦はないと仮定する」という条件では「ゼロ」になります。（どちらかの方向に動かしているので、F=m*aから、その方向に動いた（加速度が働いて速度が変化した）ということは、力をかけたはずなのですが、無限大の時間をかけて移動すれば力は「無限小」で済むので、「物理学」的には「ゼロ」・・・。こういったところが分かりずらいですね）
　ということで、「積 F × s = 0(N) × 1(m) = 0(J)」です。

　別の考え方として、「水平に 1m だけ荷物を運ぶ」ということは、力「 19.6(N)」のかかっている鉛直方向には全く動いていませんから、動いた距離が「０ｍ」ということで、「積 F × s = 19.6(N) × 0(m) = 0(J)」と言うこともできます。こちらの考え方の方が理解しやすいでしょう。


＞(iii)水平に 1m 運んだあとに,1m だけ持ち上げる.

　単純に上記(i)と(ii)の合成です。(i)と(ii)が解けていれば、足し算だけの問題です。

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2015/06/11 16:49

問題を解く以前に、物理学でいう「仕事」の定義をきちんと理解しましょう。

　物理学でいう「仕事」とは、まず単純には

「物体に一定の力 F [N]を加え続けて、その力の向きに距離 s [m]だけ動かしたとき、その積 F × s を、力が物体にした仕事 W [J]という」

ということです。これと等価な「仕事」もいろいろありますが、ご質問はこの定義だけで解けますね。
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/4-1-0-0/4-1- …


　共通事項として、「質量 2kg の荷物」には、鉛直下向きに重力「2(kg) × 重力加速度：9.8ｍ/ｓ^2 = 18.6(N)」の力が働いています。（「（力）＝（質量）×（加速度）：F=m*a 」を思い出しましょう）


＞(i)鉛直上方に 1m だけ荷物を持ち上げる

　「鉛直上方に持ち上げる」には、重力に逆らって鉛直上方に力を加える必要があります。力の大きさは、上記の「18.6(N)」です。その力の向きに「 1m」動かしたのですから、上記の仕事の定義から、力が物体にした仕事は、「積 F × s = 18.6(N) × 1(m) = 18.6(J)」です。


＞(ii)水平に 1m だけ荷物を運ぶ.

　水平方向に動かすには、水平方向に力を加えますが、水平方向に加える力は「微小」でよいのです。現実世界では「ゼロ」ではありませんが、「物理学」の「摩擦はないと仮定する」という条件では「ゼロ」になります。（どちらかの方向に動かしているので、F=m*aから、その方向に動いた（加速度が働いて速度が変化した）ということは、力をかけたはずなのですが、無限大の時間をかけて移動すれば力は「無限小」で済むので、「物理学」的には「ゼロ」・・・。こういったところが分かりずらいですね）
　ということで、「積 F × s = 0(N) × 1(m) = 0(J)」です。

　別の考え方として、「水平に 1m だけ荷物を運ぶ」ということは、力「 18.6(N)」のかかっている鉛直方向には全く動いていませんから、動いた距離が「０ｍ」ということで、「積 F × s = 18.6(N) × 0(m) = 0(J)」と言うこともできます。こちらの考え方の方が理解しやすいでしょう。


＞(iii)水平に 1m 運んだあとに,1m だけ持ち上げる.

　単純に上記(i)と(ii)の合成です。(i)と(ii)が解けていれば、足し算だけの問題です。