問題の確認
「おもちゃの車を5N(ニュートン)の力で20メートル引っ張ったとき、どれだけの仕事が行われるのか?」という物理の基本的な問題を解いてみましょう。
仕事を求める公式
力によって行われる「仕事」は、次の公式で計算できます。
仕事(J)= 力(N)× 力の方向への移動距離(m)
ここで重要なのは、力と移動方向が同じ向きであるという点です。今回の問題では、車を引っ張る力の方向に車が移動しているため、この公式をそのまま使うことができます。
数値を代入して計算しよう
問題で与えられている値は以下の通りです。
- 引っ張る力:5N
- 移動した距離:20m
これを公式に代入すると、
仕事 = 5N × 20m = 100J
答え
したがって、5Nの力でおもちゃの車を20m引っ張ったときに行われる仕事は100ジュール(J)です。
ポイントまとめ
仕事の単位はジュール(J)、力はニュートン(N)、距離はメートル(m)を使います。1Jは「1Nの力で物体を1m動かしたときの仕事」と定義されているため、単位の対応関係を覚えておくと計算ミスを防げます。物体に力を加えても動かなかった場合は、移動距離が0mなので仕事は0Jになる点にも注意しましょう。