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中3理科「仕事・仕事率」の計算方法

中学3年理科。仕事と仕事率の求め方について学習します。

  • レベル★★☆☆
  • 重要度★★★★
  • ポイント:[N]と[m]で計算する
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仕事

仕事とは、物体に力を加え、その力の向きに物体を移動させたとき、力が仕事をしたといいます。仕事の大きさを表す単位は]ジュールになります。ポイントは力の向きに物体を移動させるということです。力を加えても物体が移動しなかった場合や、力の向きと動いた向きが一致しない場合には仕事にならないことに注意しましょう。

仕事とは

仕事の求め方

仕事は、力の大きさ[N]と移動距離[m]の積で求めることができます。

仕事[J]=力の大きさ[N]×移動距離[m]

ここで間違いが多いのが「単位」です。問題では、[N]がそのまま与えられることは少なく、[kg]や[g]で与えられるので、[N]に変換してから計算するようにしましょう。

仕事の計算

仕事の計算
(1)500gの物体を真上に2m持ち上げた。このときの仕事は何Jか。
(2)800gの物体を持ったまま、水平に5m移動させた。このときの仕事は何Jか。
(3)1.8kgの物体を50cmの高さまで持ち上げた。このときの仕事は何Jか。
(4)900gの物体を床の上をばねばかりで水平に4m引っ張った。このときばねばかりは5.0Nを示していた。このときの仕事は何Jか。

解答(1)10J 5N×2m=10J
(2)0J 上向きに力を加えて水平に動かしたので、力の向きと移動した向きが一致しないため仕事にならない。
(3)9J 18N×0.5m=9J
(4)20J 5N×4m=20J

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仕事率

仕事率とは、1秒あたりの仕事の量のことをいいます。1秒間にどれほどの仕事を行ったのか、つまり、仕事の効率を表す尺度になります。仕事率が大きい場合、仕事の効率が良かったことを表すのです。仕事率の単位はW]ワットになります。

仕事率の求め方

仕事率は、1秒あたりの仕事の大きさですので、かかった時間で仕事を割って求めます。

仕事率[W]=仕事[J]÷時間[秒]

秒で割ることを忘れないでください。たまにかけている生徒も見かけます。

仕事率の計算

仕事率の計算
1.5kgの物体を5秒で4mの高さまで持ち上げた。このときの仕事率は何Wか。

解答12W
15N×4m=60J 60J÷5s=12W

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