仕事とエネルギー

力学 · 計算ツール
仕事とエネルギー

仕事 W = Fd cosθ を計算します。力が物体に仕事をするとエネルギーが移動し、仕事とエネルギーは本質的に同じものです。

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公式解説

仕事は力 F、変位 d、力の向きと運動方向のなす角 θ によって決まります。

仕事の公式: W = Fd cosθ

θ = 0°(力が運動方向と同じ)のとき:W = Fd(最大)
θ = 90°(力が運動方向に垂直)のとき:W = 0
θ > 90°(力が運動方向に反向)のとき:W < 0(負の仕事)

使用例

問題:力 F=30N で物体を d=5m 引き上げた。力と運動方向のなす角が θ=30° のとき、仕事を求めよ。

解答:
cos30° = √3/2 ≈ 0.866
W = Fd cosθ = 30 × 5 × 0.866 = 129.9 J

ポイント

  • 力が運動方向に垂直なら仕事は 0
  • 重い物を持ち上げると正の仕事、拉きずると負の仕事
  • 仕事の単位 J(ジュール) = N·m

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