仕事と力学的エネルギー｜公式・用語まとめ

仕事

\(W=Fs\cos\theta\)

いつ使う？

一定の力が物体を移動させたときの仕事を求めます。

短い例

10 [N]で3 [m]、同方向なら30 [J]

注意

力と移動が垂直なら仕事は0です。

仕事率

\(P=\dfrac{W}{t}\)

いつ使う？

単位時間あたりにした仕事を求めます。

短い例

600 [J]を3 [s]なら200 [W]

注意

仕事率は仕事の速さを表します。

運動エネルギー

\(K=\dfrac12mv^2\)

いつ使う？

速度を持つ物体のエネルギーを求めます。

短い例

2 [kg], 3 [m/s]なら9 [J]

注意

速度が2倍になると運動エネルギーは4倍です。

重力による位置エネルギー

\(U=mgh\)

いつ使う？

基準面から高さhにある物体の位置エネルギーを求めます。

短い例

1 [kg]を5 [m]持ち上げると49 [J]

注意

高さの基準は自由に選べますが途中で変えません。

力学的エネルギー保存

\(K_1+U_1=K_2+U_2\)

いつ使う？

摩擦などによる散逸がない運動で速さや高さを求めます。

短い例

静止から高さhだけ落下すると \(mgh=\frac12mv^2\)

注意

摩擦がある場合は失われた力学的エネルギーを考えます。