仕事（ジュール）について

Question

仕事と仕事率の勉強をしています。

仕事＝力の大きさ×動いた距離
という風にあらわされています。

物を１ｍ持ち上げると、それだけの「仕事」になるが、
物を支えているだけでは、「仕事」とは言わないとのことです。

重い物を支える・・・というのは、十分「仕事」をしているような気がするのですが、これはどういうことなのでしょうか？

動かす＝仕事・・・　と、無理やり納得してしまってもよいのですが、どうも気になります。

よろしくお願いします！

kagakusuki · Accepted Answer

力学における仕事とは、仕事をする側の持っているエネルギーを、仕事される側(この場合は重いもの)に移して、仕事される側のエネルギーを増加させる事を言います。
　物を支えているだけでは、疲れはするものの、重いものにエネルギーを移しているわけではありません。
　台の上に置いているのと同じ事ですから、重いもののエネルギーは変化しないため、仕事とは言えません。
　例えば、シーソーの片側に子供が座っていて、子供の父親が持っていた荷物を、シーソーの反対側に置いたところ、荷物が下がって子供が持ち上がった場合を考えます。
　この場合、荷物が仕事をして、子供が持ち上がった事になります。
　父親は子供に対してエネルギーを与えていないため、子供に対しては仕事をしていません。
　荷物を地面から持ち上げたのが父親だったとしても、それはあくまで荷物に対して仕事をしたのであって、子供に対する仕事ではありません。

jamf0421 · Answer

支えるだけでは物理でいう仕事にならないのは回答者の皆さんの御説明のとおりです。
しかし実際子供を抱き上げているだけでも疲れてしまいますね。
これは寧ろ筋肉作用の機構によるようです。筋肉は一種の摩擦作用により収縮を維持しているので、支えているだけでエネルギーを消耗してしまうらしいです。
私自身この機構に詳しくないのですが、今、丁度当てはまるよい資料が見つかりませんでした。しかし下記のベストアンサーでない方の回答は参考になると思います。
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1225066952

g-space · Answer

「物理量としての仕事」の定義は、
　　　仕事＝力（ベクトル）と変位（ベクトル）との内積（スカラー積）
です。力も変位もそれぞれ物理量としての定義があります。

＞
物を１ｍ持ち上げると、それだけの「仕事」になるが、
物を支えているだけでは、「仕事」とは言わないとのことです。
＞
＞
重い物を支える・・・というのは、十分「仕事」をしているような気がするのですが、これはどういうことなのでしょうか？
＞
には「日常的な感覚」と「物理概念」の２つがごっちゃになっています。

　物を持ち上げたり、支えたりしているのが「人」であり、日常的な感覚で「仕事」という言葉を用いるのであれば、物を支えるときにも仕事をしていると言っても間違いないでしょう。ただし、ここでいう「仕事」はあくまでも「日常用語」としての仕事で、物理用語ではありません。もちろん、「物理量としての仕事の定義」に合致する仕事でもありません。

　同じ事を物理の目で見て物理の言葉で語るなら、人であろうが、機械であろうが、物を１ｍ持ち上げれば、それに相当する「仕事」が為されたことになります。人であろうが、機械であろうが、ロープであろうが、物を支えている場合は「仕事＝ゼロ」です。「力を発生させるためにエネルギーを消費する」ということもありません。たとえば、ロープで物を吊している場合、物に働く重力と大きさがちょうど同じで向きが逆の張力がロープにかかっています。この２つの力が釣り合っているからこそ、物はつり下げられたままで静止しています。このときロープでエネルギーが消費されるかというとそれは「物理的に」あり得ません。人が支えていると思うと、日常経験では時間経過とともに疲労感を覚えますからいかにも仕事をしているように感じますが、ここでいう「疲労感を覚える仕事」は（くどいようですが）物理学で定義する仕事とはまったく違うものです。

　日常的には仕事であるけれども、物理的には仕事ではないという例として、物を手で支えたまま水平に移動する（歩く）ことを考えましょう。日常的には当然「仕事」をしています。しかし、物理的には物を支えている力（手が支えている力）がする「仕事＝ゼロ」です。なぜなら、物を支えている力（あるいは重力）が働く向きに対して直交する向きに移動しているからです。（力と変位の内積＝ゼロ）

　日常でも使われる言葉が物理には頻繁に出てきますが、これは人間の語彙の問題です。混同のないようにまったく異なる用語を設定できれば良いのですが、なかなかそうもいかないので、日常使われる言葉をいちいち物理の言葉に「定義」し直して使っています。

owata-www · Answer

仕事というのは変位のスカラー積で定義されるので、動かなければ仕事をしていないことになります

物を支えている時は、物体には仕事をしていません（机の上に物が置いてあるのと同じです）　ただし、その力を発生させるためにエネルギーは消費していますが（最終的には熱エネルギーに変換）

仕事（ジュール）について

支えるだけでは物理でいう仕事にならないのは回答者の皆さんの御説明のとおりです。

「物理量としての仕事」の定義は、

力学における仕事とは、仕事をする側の持っているエネルギーを、仕事される側(この場合は重いもの)に移して、仕事される側のエネルギーを増加させる事を言います。

仕事というのは変位のスカラー積で定義されるので、動かなければ仕事をしていないことになります

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