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小学・中学理科 2020. 08. 19 2018. 06. 16 まずは、次の問題を考えてみましょう。 質量10kgの物体を5mの高さまで引き上げるのに、Aでは定滑車を、Bでは動滑車を、Cでは斜面を使った。A、B、Cで、同じ速さ(0. 5m/s)でロープを引いたときのそれぞれの仕事率を求めなさい。ただし、ロープや滑車の質量、摩擦は考えないものとし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとする。 この問題を見て「分からない!」と頭を抱える生徒続出! 仕事率の求め方 公式. というのも、教科書のどこを見ても、仕事率と速さの関係について記述が無いからです。生徒たちは「教科書の書かれていないことを問題にしないで!」と文句を言います。 では、この問題は解けないのでしょうか? もちろんそんなはずはありません。今回は、初見の問題の解き方について解説します。 単位に着目して公式を導こう 確かに、仕事率と速さの関係について教科書に記載はありません。しかし、冒頭の問題は、教科書で習った知識を使って解けます。 では、どうやって問題を解けばいいのでしょうか? 理科では、初見の問題でも、単位に着目することで解けることがあります。 単位というのは、「kg」「m」など、数字の後ろにくっついている記号のことです。 実際に単位に着目して考えましょう。 まず、仕事率の公式は知っておく必要があります。 仕事率(W)=仕事(J)÷かかった時間(s)……① 「s」は「秒」を表します。理科では、多くの場合、時間の単位を秒(s)にします。 次に、仕事の公式も確認しましょう。 仕事(J)=物体に加えた力(N)×力の向きに移動させた距離(m)……② 仕事と仕事率の公式は、どんな教科書にも記載があるはずです。これらを覚えておかないと何もできません。 さて、①と②を単位だけで書き直してみます。 W = J/s ……① J = N×m ……② 「/」は「÷」と同じです。「2÷3」は「2/3」と表されます。この「2/3」は「3分の2」のことですね。 ②を①に代入してみましょう。 W = (N×m)/s = N×(m/s) m/sをどこかで見たことありませんか?問題文に書いてあった速さの単位ですよね? このことに気づけば、仕事率と速さについて次の公式が成り立つとわかります。 仕事率(W)=力(N)×速さ(m/s)……③ "仕事率=力×速さ"を使ってみよう ③の公式を使えば、A、B、Cのそれぞれの仕事率を求められます。10kg=10000g=100Nです。 Aの定滑車を使った場合、物体にかかる力とロープを引く力は等しいので、ロープを引く力は100Nです。したがって、仕事率は100×0.
5= 50(W) です。 Bの定滑車を使った場合、2本のロープが動滑車についているので、ロープを引く力は物体にかかる力の半分の50Nになります。 したがって、仕事率は50×0. 5= 25(W) です。 Cの斜面を使った場合、上で紹介した仕事の公式(②)から、ロープを引く力の大きさを求めます。同じ質量の物体を同じ高さに持ち上げるのに必要な仕事の大きさはどんな方法を使っても同じ(仕事の原理)なので、(斜面でロープを引く力)×100(m)=100(N)×50(m)より、斜面でロープを引く力は50Nです。したがって、仕事率は50×0. 5= 25(W) です。 理科では単位がとても大切 ここまで僕が説明すると、生徒たちは「どうして教科書には、『仕事率=力×速さ』って書いていてくれないの?」とまた文句を言います。 彼らに対して、僕は「この問題は単位の理解さえできていれば、『仕事率=力×速さ』を知らなくても解けるだろ?」と応えています。 理科では単位がとても大切です。 一方で、そのことを理解できている生徒はほとんどいません。冒頭の問題みたいな単位の絡む問題を解説するとき、僕は生徒たちに単位の大切さを伝えています。 トップ画像= Pixabay
中3理科 2020. 02. 仕事率の求め方 速度変化. 28 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 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 [ J ]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 (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 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 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
仕事率 同じ仕事をするにしても、どのくらい短時間で済ませたのかが問題になることがあります。あるいは、いま行われている仕事のスピードが気になることがあります。このような場合、仕事を時間で割った 仕事率 という物理量を用います。仕事 W [J] を時間 t [s] で割ったものが仕事率 P [W] です * P は Power から。 [W] は19世紀のスコットランドのエンジニア、ジェームス・ワット James Watt から。 W は仕事を表す量記号、[W] は仕事率の単位です。混同しないように気を付けてください。 閉じる 。 P = \(\large{\frac{W}{t}}\) 1[W] とは、1[s] 当たりに 1[J] の仕事をしたときの仕事率です。1[W] = 1[J]/1[s] = 1[J/s] です。この式を 変形 して別の見方をすると、1[J] = 1[W]×1[s] = 1[Ws] です。仕事は、仕事率に時間を掛けたものといえます。 仕事の単位(仕事率の単位ではなく)に [kWh] キロワット時(キロワットアワー)というものがあり、[k] は 1000、[h] は1時間という意味で、 1[kWh] = 1000[W] × 1[h] = 1000[W] × 60 × 60[s] = 3. 6 × 10 6 [Ws] = 3.
仕事率は、単位時間あたりの仕事のことです。(理科では、仕事は、力x移動した距離、を意味します。) 仕事の量が、たとえば10重量キログラム(kgf)の力を物体に作用させて、物体を1m動かす、だったとしましょう。仕事量は10重量キログラムメートル(kgf・m)になります。(1重量キログラムは、1kgの物体が受ける重力の大きさです。) 仕事の量を考えるだけでなく、1秒で動かすのか、5秒で動かすのか、等、かかった時間が重要になることもあります。そのような場合に仕事率を使います。もし1秒で行えば、10重量キログラム メートル毎秒( kgf・m/s)ですし、もし5秒で行えば、2重量キログラム メートル毎秒(kgf・m/s) です。 仕事率の単位には、重量キログラム メートル毎秒 の他、ワットや、馬力があります。 仕事(kgf・m) 仕事率(kg・m/s) 仕事率(ワット) 仕事率(馬力) 計算式では、以下のように換算しています。 1重量キログラムメートル毎秒 = 9. 8 ワット 1馬力 = 735. 5 ワット 1馬力は、一頭の馬が、継続的に発揮できる仕事率が、平均するとこれぐらいである、ということから計算されています。なお馬力は、イギリスやフランスなどでは数値が少し異なるようです。 エンジンやタービンなどの出力の目安として、馬力が用いられることがあります。自動車であれば、だいたい200~300馬力程度ですね。ちなみに戦艦大和は15万馬力だったそうです。 共働き家庭のことを2馬力と呼ぶこともあります。 ↑このページへのリンクです。コピペしてご利用ください。
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7のとろっとした滑らかなお湯はまるであたたかな化粧水に浸かっている様。つるつるすべすべの肌触りになることから『美肌の湯』とも呼ばれています。 ■文中の表記について ・お客様名への敬称は、省略させていただきました。 ・その他の会社名および商品名は、各社の商号、商標または登録商標です。 ■会社概要 商号 : 株式会社クレステック 代表者 : 代表取締役社長 高林 彰 所在地 : 静岡県浜松市東区笠井新田町676番地 設立 : 1984年9月 事業内容: マニュアルをはじめ、さまざまなコンテンツの企画・開発から、 原稿執筆、翻訳、さらに印刷・キッティング、 再販代行まで一貫したサービスを世界規模で展開 資本金 : 2億1, 540万円 詳細はこちら プレスリリース提供元:@Press
7のとろっとした滑らかなお湯はまるであたたかな化粧水に浸かっている様。つるつるすべすべの肌触りになることから『美肌の湯』とも呼ばれています。 ■文中の表記について ・お客様名への敬称は、省略させていただきました。 ・その他の会社名および商品名は、各社の商号、商標または登録商標です。 ■会社概要 商号 : 株式会社クレステック 代表者 : 代表取締役社長 高林 彰 所在地 : 静岡県浜松市東区笠井新田町676番地 設立 : 1984年9月 事業内容: マニュアルをはじめ、さまざまなコンテンツの企画・開発から、 原稿執筆、翻訳、さらに印刷・キッティング、 再販代行まで一貫したサービスを世界規模で展開 資本金 : 2億1, 540万円 URL :