なぜこの場合は仕事をしないと言いますか？

センター試験の過去問題です。

「フォークリフトがあり、最初、フォークの上に荷物を載せて静止している。次に、以下のようにフォークリフトで荷物を操作する。
(a)フォークリフトを止めたまま、フォークで荷物を持ち上げる。
(b)フォークで荷物を持ち上げたまま、フォークリフトを水平移動させる。
問：(a)(b)の各作業において、フォークは仕事をするか？」

(a)については自明だと思います。
(b)についても私は仕事をすると思ったのですが、答えは仕事をしないだそうです。
荷物が動くのはフォークリフトから摩擦力という形で力を受けているからなのにどうして仕事をしていないと言えるのでしょうか？
それに動いていると言うことは、（地面から見れば）運動エネルギーが増加したと言うことではないのですか？

よろしくお願いします。

No.3 回答者： BookerL 回答日時： 2009/12/22 23:40

　「水平移動させる」という文をどう解釈するか、という点の問題です。

　「Ａ地点にあった物体を、Ｂ地点まで水平に移動させた」というとき、移動が終わったあとは物体はＢ地点で静止している、と考えるのが自然ではないでしょうか。

　フォークリフトの問題でも、水平移動させる前と、水平移動したあとではそれぞれ物体は静止していると考えられます。

　移動途中では速度があり、それに対応した運動エネルギーもありますが、移動前・移動後の静止した状態ではともに運動エネルギーはありません。それに高さも変わらないので重力による位置エネルギーの変化もありません。
　物体のもつエネルギーに変化がないので、物体にされた仕事は ０ です。


＞摩擦力という形で力を受けているからなのにどうして仕事をしていないと言えるのでしょうか？

　フォークリフトの上の物体が水平移動の際に、たしかに摩擦力が働きます。
　移動途中の経過を考えると、動き出す時にはたしかに物体に仕事がされます。しかし移動の終わりのところで静止するときに、今度は逆向きの摩擦力で動きを止める事になります。この力は移動の向きと逆なので、負の仕事をします。
　その結果、トータルとしては物体にされた仕事が ０ になるわけです。


　たしかに問題文にあいまいなところがないとは言えませんが、まあ、「お約束」のような物と思いましょう。
　慎重な出題者なら「ゆっくりと水平に移動する」のように、「ゆっくりと」のような言葉を使います。この言葉があれば、動いている時の運動エネルギーは考えない、という意味になります。

No.2 回答者： mixture518 回答日時： 2009/12/22 23:38

こんばんわ。

仕事は「W=Fs cosθ」の公式であらわされるのはご存じだと思います。
この時の　θ　は、Ｆ(力)とs(移動距離)のなす角を表しています。
そのため(ｂ)の場合、「荷物を持ち上げている上方向の力」と「水平移動させた水平方向の距離」の
なす角が９０°となり、Ｗ＝０となってしまう訳です。
その為、(ｂ)は仕事をしたとは言えないのでしょう。

間違えていたらすいません。
勉強頑張ってください。

この回答へのお礼

θとは運動方向と力のなす角度だと思うので両方ともθ＝0だと思うのですが。
回答ありがとうございます。

お礼日時：2009/12/22 23:53

No.1 回答者： l4330 回答日時： 2009/12/22 23:27

　

(b)の時仕事をしたのはタイヤ
貴方の理論ではフォークを支えてる支柱も貴方が座ってる椅子も仕事をした事になる。
　

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
一瞬なるほどと思いましたが余計に混乱してしまいました。
例えば問題文が「フォークは荷物に仕事をするか」ではなく「フォークリフトは荷物に仕事をするか」だったら(b)もYESになるのでしょうか？

お礼日時：2009/12/22 23:44