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仕事とは
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物体に一定の力F[N]を加えながら、
力の向きにs[m]どれだけ動かしたか
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力×移動距離
- 仕事
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W=Fs
- W=仕事[J](ジュール)
- F=力[N]
- s=移動距離[m]
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物体に一定の力F[N]を加えながら、
どれくらいの時間t[s]が経過したか
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力×時間
- 力積
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仕事の種類
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注目する力の向きと移動方向が同じ
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プラスの仕事
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W=Fx
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注目する力の向きと移動方向が逆向き
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マイナスの仕事
- エネルギーを奪う
- 動摩擦力が働く
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W=Fscos180°
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cos180°=-1
- W=-Fx
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注目する力の向きと移動方向が垂直
- プラスでもマイナスでもない
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W=Fscosθ90°
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W=0
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注目する力の向きと移動方向が斜め
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W=Fscosθ
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運動・位置エネルギーの応用技術
- エレベーター
- ジェットコースター
- 水力・風力等発電技術
- 油圧式作業機械
- ハイブリッド車両
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位置エネルギー
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重力による位置エネルギー
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物体が高い位置にある時にもつエネルギー
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U=mgh
- U[J]=重力による位置エネルギー
- g[m/s²]=重力加速度の大きさ
- h[m]=基準面からの高さ(符号付き)
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斜めでも垂直でも重力の仕事は同じ
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W=mgh
- 保存力
- m[kg]=物体の質量
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弾性力による位置エネルギー
- 物体の質量は関係ない
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ばね定数(ばねの伸びにくさ)に関係
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伸ばせば伸ばすほど、力が大きくなる
- U=1/2kx²
- U[J]=弾性力による位置エネルギー
- k[N/m]=ばね定数
- x[m]=バネの伸び(縮み)
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フックの法則
- 力を加えられた物体の変形が大きくないときは
変形の度合いが加えた力に比例するという法則
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運動エネルギー
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物体が運動することにより持つエネルギー
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K=1/2mv²
- K[J]=運動エネルギー
- m[kg]=質量
- v[m/s]=速さ
- 運動エネルギーは方向がない
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運動する物体が力を受けて仕事をされたとき、
その運動エネルギーは変化する
- 物体の運動エネルギーの変化は
その間に物体がされた仕事Wに等しい
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物体にした仕事
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運動エネルギーの変化
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運動方程式
- ma=F
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等加速度直線運動
- v²-v₀²=2ax
- 1/2mv₀²+Fx=1/2mv²