仕事は、物理学では、変位に沿って力を加えた結果としてアイテムに、またはアイテムから移動するエネルギーとして定義されます。多くの場合、力と変位の積として最も基本的な形で表されます。力が加えられたとき、加えられた力の成分が作用点の変位の方向にある場合、正の仕事をすると言われています。力が、力の適用点での変位と反対方向の成分を持つ場合、それは負の仕事をしていると言われます.
次の例を考えてみましょう:ボールが地面の上に吊り下げられてから落とされた場合、落下するときにボールにかかる重力によって行われる仕事は、ボールの重さ (力) にボールとボールの間の距離を掛けたものに等しくなります。地面 (変位)。
仕事はスカラー数です。つまり、仕事には大きさだけがあり、方向はありません。あなたが働くとき、あなたはエネルギーをある場所から別の場所へ、またはある形から別の形へと移動させます。ジュール (J) は仕事の SI 単位であり、エネルギーの単位と同じ単位です。
作業単位
国際仕事単位系では、ジュール (J) は 19 世紀の英国の物理学者ジェームズ プレスコット ジュールにちなんで名付けられました。これは、1 メートルの変位で 1 ニュートンの力を加えるのに必要な仕事の量として定義されます。
場合によっては、寸法的に等価なニュートン メートル (Nm) が仕事の測定単位として使用されますが、これをトルクの測定基準であるトルク測定の単位と混同しないでください。ニュートン メートル (Nm) の使用は、国際単位系 (SI) によって推奨されていません。これは、ニュートン メートルで示されている数値がトルクの測定値なのか仕事の測定値なのかについて誤解を招く可能性があるためです。
非 SI 単位の努力の例には、ニュートン メートル (エルグ)、フィート ポンド (フィート ポンド)、キロワット時、大気のリットル、および馬力時 (馬力) が含まれます。労働は熱と同じ物理的次元を持っているため、温度計、BTU、カロリーなど、一般的に熱またはエネルギー量のために予約されている測定単位が、仕事の測定単位として使用されることがあります.
仕事とエネルギー
物理学では、積は、力の方向に直線で距離 s を移動するポイント上のサイズ F の一定の力によって行われる仕事 W です。 10 ニュートン (F =10 N) の力が 2 メートル (s =2 m) 移動する点に沿って作用し、行われた仕事は力に点の長さを掛けたもの (W =Fs) に等しいとします。これは、重力に逆らいながら、1 キログラムの物体を地面から人の頭上まで移動させるのに必要な作業量とほぼ同じです。同じ距離で 2 倍の重りを持ち上げるか、同じ距離で同じ重りを 2 回持ち上げると、仕事は 2 倍になります。エネルギーと仕事は切っても切れない関係にあります。この概念は、不動の剛体の運動エネルギーの増加は、その物体に作用する力によって物体に行われる正の仕事と同じ量によって引き起こされると主張します。一方、運動エネルギーの減少は、結果として生じる力によって行われる負の仕事と同じ量によって引き起こされ、逆もまた同様です。その結果、ネットワークが正の場合、粒子の運動エネルギーは実行された仕事の量だけ増加します。行われた仕事の総量が負の場合、粒子の運動エネルギーは行われた仕事の量だけ減少します。
ニュートンの第 2 法則によれば、自由 (つまり、フィールドの存在なし) および剛体 (つまり、内部自由度なし) で行われる仕事は、その物体の線速度と角速度に比例する運動エネルギーの変化に等しくなります。
ポテンシャル エネルギーは、ポテンシャル関数によって生成された力によって行われる仕事であり、その仕事をするとき、力は保存的であると言われます。速度や回転に変化がなく、保守的な力場で変位するだけのアイテムで行われた仕事は、オブジェクトが経験した位置エネルギーの変化を引いたものに等しくなります。
これらの式は、仕事が力の作用に関連するエネルギーであり、この関係の結果として仕事がエネルギーの物理的次元と単位を持っていることを示しています。ここで言及されている仕事/エネルギーの原則は、発電で使用される仕事/エネルギーの原則と同じです。
結論
「仕事」という用語は、何かを遠くに移動させるプロセスを指します。伝達されるエネルギーの量、または行われた仕事の量は、力に力の方向に移動した距離を掛けることで計算できます。
伝達されるエネルギーは行われた仕事に等しく、これは力に力の方向に移動した距離を掛けたものに等しくなります。
