1)柱のフックに買い物袋をぶら下がっています.
袋は上下動などせずにつりあっている状態とします.
この状態は袋もフック(柱)も仕事をしていないと
思います.

2)人が手で買い物袋をぶらさげています.
同様につりあっているとしたとき,やはり何も仕事は
していないように思えます.

しかし,実際には荷物を持っている人はえらく疲れますし,腕も痛くなります.

いったいどこで仕事をしているのでしょうか?

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A 回答 (5件)

 物理で言う「仕事」は確かに日常の力仕事の「仕事」から派生した


概念なのでしょうが、やはりこの場合は少し違うと思います。
 人が歩かずに荷物を持っている場合、物理的な意味での仕事はして
いません。しかし、物理的に仕事が行われなくても、荷物を持ってい
る場合は筋肉を硬直させてある一定の形状を保持させると言うことを
行います。このために生理的に相応の努力が払われて余分なものが使
用されたり、その消費により余分なものが新たに生成されてそれが生
体に悪い影響と与えたりします。(詳しくは知りませんが筋肉の疲れ
は乳酸がどうのこうのと言うことを聞いたことがあるのではないかと
思います) 疲れはこれから来るものだと思います。
 人間が行う力仕事で実際にものを動かし、物理的な意味での仕事を
する場合も勿論ありますが、この場合の仕事量を人間の側から見た場
合、私は上に述べた意味での仕事量にほんの少しだけ、物理的な意味
での仕事量を上乗せすれば達成出来てしまうのではないかと考えてい
ます。と言うのは、例えば、5kgの荷物を運ぶのに
・鉛直方向に保持できさえすれば(物理的な仕事無し、上に述べた
  仕事のみ)
・それを水平方向に動かすのは簡単(摩擦無しなので水平方向の力は
  小さくて済む)
と言うことです。(細かく言えば歩くときの上下振動、地面から足に
作用する摩擦などありますが、大筋の議論としてしては省略しても差
し支えないでしょう。)
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 2)の答え。

この質問に対する答えが「ファインマン物理学」(岩波書店、ファインマン著)に載っています。ファインマンによると、疲れるのは人間の筋肉の構造によるそうです。人間の筋肉が疲れるのは、小刻みに筋肉をちぢませたり伸ばしたりしているからだそうです。疲れない筋肉の例は、貝が殻をちぢませている筋肉などは、動かない限り疲れないそうです。

 「ファインマン物理学」にはもっと詳しく載っていますので読んでみたらいかがでしょうか?

この回答への補足

ファインマン物理学立ち読みしてまいりました.
簡単にしか書かれておりませんでしたが,下記のように読み取りました.

筋肉には横紋筋(骨格筋)・平滑筋・心筋があり,人が随意に動かせる筋肉は横紋筋である.横紋筋は速い動きを,平滑筋・心筋はゆっくりとしたリズミカルな動きをする.

2枚貝の貝柱(閉殻筋)で,すばやく閉じる横紋筋と閉じた状態を保持する平滑筋でできている.開く力は靭帯の力で,焼いたりして閉殻筋がはがれると開いてしまう.平滑筋はエネルギーをほとんど消費せずに状態を保持することが出来る.
http://www.ntv.co.jp/megaten/library/date/01/03/ …

人が物を持ち続けるという動作は遅い動作であるが,随意筋である横紋筋が働いている.横紋筋では縮んだ状態を保持するにはエネルギーを消費し続ける.もし進化の過程で平滑筋を使えたならば,苦も無く持ちつづけることが可能であったろう.
 
平滑筋ってすごいんですね.
皆さんありがとうございました.

補足日時:2002/02/14 18:28
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この回答へのお礼

誤って補足に記入してしまいました.

お礼日時:2002/02/14 18:29

>買い物袋は仕事をしていません.


>人も運動エネルギーで言うところの仕事をしていません(?)

日常の空間スケール(mかcmのオーダー)から考えるとそうですね。
人間の腕を「剛体」と考えるスケールです。

>でも人はエネルギーを消費していますよね?
>ここで消費されるエネルギーはどのように考えたら良いのでしょうか?

そのとおりですね。この場合は、人間の体の筋肉細胞のエネルギー消費ですから、
空間スケールはμmのオーダーになって、考えるべき物理の対象が全く異なってきます。人間の腕をもはや「剛体」と考えることは出来ません。μmのオーダーでは人間の腕の筋肉は運動しているでしょう。

tgbさんが言及されているとおり、このオーダーになると、仕事と疲れの関係は
理解できるかもしれません。
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アドバイスです。


物理で「仕事」というのは、
(終状態のエネルギー)引く(始状態のエネルギー)で定義される
物理量です。
「エネルギー」というのも、位置エネルギーmgh、や運動エネルギー
mv^2/2という定義された物理量です。

これらの物理量と、「疲れた」とか「腕が痛くなる」という感覚の
問題を直結して考えるのは、ちょっとムズカシイかもしれません。

日常の会話では
「仕事をして疲れた。」
といいますが、ここでいう「仕事」と
物理で言う「仕事」は、違う概念です。

物理が直感に合わずにムズカシイといわれるのは、
その辺が原因かもしれません。

以上、アドバイスでした。何かのお役にたてば。
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この回答へのお礼

アドバイスありがとうございます.

買い物袋は仕事をしていません.
人も運動エネルギーで言うところの仕事をしていません(?)

でも人はエネルギーを消費していますよね?
ここで消費されるエネルギーはどのように考えたら良いのでしょうか?

お礼日時:2002/02/13 16:13

1)2)ともに見かけ上仕事はゼロです。


見かけ上というのは2つもしくはそれ以上の力のベクトルがつりあっていて見た目にうごかないということです。
柱と人の手は同義なのでまとめて説明しますと
重量mの買い物袋は常に重力によって地球の中心にmgという力で引っ張られています。
これを空中で静止させるわけですから柱ないし人の手は
上方に常にmgの力で拮抗しなくてはなりません。
(仮にこれが無重力の状態であれば仕事は0です。)
これが疲れる理由です。
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この回答へのお礼

早速の回答ありがとうございます.

重力に対抗するために力を使っていることは理解しました.
運動エネルギーも位置エネルギーも変化していません.
その力による仕事はどういうものに起因するのでしょうか?

お礼日時:2002/02/12 23:09

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また、環のページもあります
http://www.wanokurashi.ne.jp/

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http://www.nedo.go.jp/
(データベースや刊行物(パンフ)があります)

省エネルギーについては省エネルギーセンター
http://www.eccj.or.jp/
(生活の省エネルギーのページ)

電気エネルギーについては電気事業連合会
http://www.fepc.or.jp/index-h.html


ガスエネルギーについてはガス協会
http://www.gas.or.jp/default.html


そのほかエネルギー関連のリンク
http://www.enecho.meti.go.jp/others/links.htm
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・環境に有害なものは何か
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(エネルギー消費だけか)
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プラス得意先の請求締め日に合わせ請求書の発行、と大まかにはこんな具合です。

ただ3年目だというのに、細かい商品が多くどこに置いてあるのか覚えきれない、
(同じ商品でも)呼び方が違う商品があり、同一商品として覚えきれない…という悩みがあります。

教えてもらうたびにメモを取るのですが、実際、取引先が買いにきてからメモを見て探してると
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上司や先輩からは言葉のセクハラ(早く新しい旦那見つけたら?とか、子どもの写真見せてよ、
旦那の顔を想像するからなど)も他にも多々あり…

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私にはパソコンスキルもないし資格もないので、ここは資格を取ろう!とも考えました。

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病院に行ったところ、ストレスが原因かもしれないし、自律神経の異常が原因かもしれないし…との事。

子どもが寝てからでないと勉強できないのに、めまいがひどく勉強できる状態ではありません。

それが原因でか最近、職場ではミスの連続…
先輩から(面と向かってではないが)みんなに聞こえる声で
『まただよ!!バカでしょ?』と言われました。

それでも辞められないのは、子どもがいるから…。

仕事辞めるのは簡単なんですが、辞めてしまうと生活も勿論、
子どもを保育園に預けられなくなってしまうので
次の仕事が確定してからでないと辞められないという状況です。
近くに助けてくれる親もいないし…。

私の考え方が甘いのでしょうが、正直辛いです。

心の持ちようをご助言いただければと思います。

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こんにちは。canachocoといいます。
保育士をしていました。

心と体が、とても辛そうですね・・・。
それでも懸命にがんばっていらっしゃる姿に、頭が下がります。

お子さんのために、毎日いっしょうけんめいに働かれて、
とても素晴らしいし、素敵なことだと思います。
ママが自分との暮らしのために、必死にがんばっている姿を、こどもはちゃんと見ていますよ。

とうとつに、とても失礼なことをお聴きしますが、
kiti513さんの自宅や、職場のデスクは、きちんと片付いておられますか?
仕事での失敗や、謎のめまいに、このことが大きく関係していることがあります。

掃除をして、一時はピカピカに片付くけれど、また散らかる。
そういうことは、誰しもよくあることです。

ただ、足の踏み場もないほどに散らかって、片付け方がわからない。
仕事を覚えるにも、人と同じようにこなすにも、集中力をものすごく使う。
・・・というのであれば、ADHDやADDかもしれません。

頑張りすぎほど、頑張っているのに、うまくいかない。
まわりから認めてもらえず、神経を日々すり減らして仕事しているので、
そのストレスから、めまいや自律神経失調症を起こすこともあります。

もしもそうだとすると、心の持ちようだけでは、どうにもなりません。
そのまま知らずに、体と心に無理を強いた結果、亡くなられた方もいます。

きちんと専門家の方に診ていただいて、診断していただくと、
たとえADDでなく、自律神経系の症状だけだったとしても、
失病中で働けない場合には、ハローワークから月々手当てが支払われる場合もあります。

何もなかったら それでいいし、
万が一、何かあるとすれば、早期発見に越したことはありません。
一度、心療内科などで相談されてはどうでしょうか。
これからのために、すべきことが見えてくると思いますよ。

こんにちは。canachocoといいます。
保育士をしていました。

心と体が、とても辛そうですね・・・。
それでも懸命にがんばっていらっしゃる姿に、頭が下がります。

お子さんのために、毎日いっしょうけんめいに働かれて、
とても素晴らしいし、素敵なことだと思います。
ママが自分との暮らしのために、必死にがんばっている姿を、こどもはちゃんと見ていますよ。

とうとつに、とても失礼なことをお聴きしますが、
kiti513さんの自宅や、職場のデスクは、きちんと片付いておられますか?
仕事での...続きを読む

Q毛管現象における液柱の運動方程式および液柱の振る舞いについて

こんばんは

標記の件で質問がございます.
例えば密度ρ,表面張力係数T,接触角θとなる液体が満たされた水槽に内径D(=2R)のストロー等をさすと,
毛管現象によって,液柱が安定になった時の高さHは
 H=2Tcosθ/ρRg・・・(1)
となることは教科書にもよく載っており,原理も分かります.

しかし,その状態になるまでの物理現象が載っているのは見たことが
なく,安定になるまでの時間や,液柱が上昇する速度のオーダなどが
わかりません.そこで運動方程式をたててみました.

水面の高さを0とし,鉛直方向をz,重力加速度をgとして,ストローをさしてからの時間をtとすると,液柱の運動方程式は
 ρzπR^2d^2z/dt^2=2πRTcosθ-ρzπR^2g・・・(2)
⇒d^2z/dt^2=2Tcosθ/(ρzR)-g
ここで,(1)より
 d^2z/dt^2=g(H/z-1)・・・(3)
(3)式より,z<Hでは,正の加速度となることが分かります.
また,この微分方程式を解くために
 v=dz/dt
とおき,
 d^2z/dt^2=dv/dt=(dv/dz(/(dz/dt)=v(dv/dz)
これを(3)式に代入し,変数分離し,積分すると,
 v^2=2g(H*lnz-z)+C (C:積分定数)・・・(4)
となると思いますが,これで合っているのでしょうか?

というのは,(4)式の右辺がz<Hの時に負になることがあるので,
確証が持てません.(そうならないようにHとCの値が決まるのかも
しれませんが・・・)

また,仮にz<Hまででv,つまり速度が正になったとすると,
dv/dtも正なので,z=Hになっても,速度は正,つまりz>Hになるので,
z=Hまわりで振動しながら,安定するのかどうかが一般的な毛管現象
なのかどうかが分かりません.

(1)運動方程式・(4)式の解答は合っているか?(厳密には,液柱運動中
は動的接触角として考えなければいけないとは思いますが・・・)

(2)一般的に,毛管現象は液柱が安定するまで安定高さ付近で振動するのかどうか?

 以上です.よろしくおねがいいたします.

こんばんは

標記の件で質問がございます.
例えば密度ρ,表面張力係数T,接触角θとなる液体が満たされた水槽に内径D(=2R)のストロー等をさすと,
毛管現象によって,液柱が安定になった時の高さHは
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となることは教科書にもよく載っており,原理も分かります.

しかし,その状態になるまでの物理現象が載っているのは見たことが
なく,安定になるまでの時間や,液柱が上昇する速度のオーダなどが
わかりません.そこで運動方程式をたててみました.

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厳密に解くのは難しいので、Lucas-Washburnの式L=(R・T・cosΘ・t/(2・η))^0.5で解けば、時間の関数になりますが、ストローを鉛直方向に立てた場合は、液体の自重で釣り合うところで止まりますので、それを考慮します。
ストローを液面から距離dに差込み、液面がストローの先端からlの距離這い上がってくると考えますと、
圧力 P=2・T・cosΘ-ρ・g・(d-l)・・・(1)
ハーゲンポワズイユ式 
Q=π・P・R^4/(8・η・l)・・・(2)  (η:粘性係数)
(2)に(1)を代入して、
Q=[2πR^3TcosΘ-πR^4ρg(d-l)]/(8ηl)・・・(3)
また、Q=dV/dt=πR^2dl/dt・・・(4)
(3)、(4)から
dh/dt=1/l[(RTcosΘ)/(4η)+(dρgR^2)/(8η)]-(ρgR^2)/(8η)
このような微分方程式になります。

一般解は求まらないと思いますので、Runge-Kutta 法を使って数値的に解けばプロットは可能と思います。
参考URLに試算したものをおいて置きます。
なお、液注のH付近での振動については感覚的に現象は見られると思うのですが、物理的な式にする方法は良くわかりませんでした。

参考URL:http://rohypnol.hp.infoseek.co.jp/Lucas-Washburn.pdf

厳密に解くのは難しいので、Lucas-Washburnの式L=(R・T・cosΘ・t/(2・η))^0.5で解けば、時間の関数になりますが、ストローを鉛直方向に立てた場合は、液体の自重で釣り合うところで止まりますので、それを考慮します。
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ハーゲンポワズイユ式 
Q=π・P・R^4/(8・η・l)・・・(2)  (η:粘性係数)
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Q=[2πR^3TcosΘ-πR^4ρg(d-l)]/(8ηl)・・・(3)...続きを読む


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