理科
中学生

エネルギーと仕事の単元なんですが、仕事してるしてない問題で先生から一直線上に力がなかったら仕事をしていないと教わり緑の線になったのですが、図3において右矢印の意味は引っ張っているので分かるのですが、左側の力の意味がわからないので教えてください💦

O 図1 ・5h₁ 50cm X 図2 50cm 図3 O 50cm Ky 83

回答

_仕事の話をしているのですから、黒矢印の方向の話とは別に、「水平方向のどちらに動かしても」仕事は発生する。と言う意味で緑色の矢印を使っています。
_同じ様に矢印を付けるなら、図2 の緑色の矢印も↔ の様にどちらにも矢じりを付けなければいけません。

とうふ

理解力がなくてすみません💦
図1では下向きは重力で上は引っ張っている力、図2は下向きは重力右は引っ張っている力ではないんでしょうか、、😖
だから、図2は一直線上にないから仕事はしてないことで問題にも記載されているので大丈夫です!
その場合図3では右は引っ張っている力になりますが、左向きの矢印が分からないんです💦💦

とうふ

問題文一応載せておきます😖💦

ぺんぎん

_黒矢印は何ですか?緑矢印は何ですか?間違っても良いので、説明して下さい。返信して下さい。

とうふ

黒矢印は移動させた時の向きだと思います。緑矢印は私が書いたもので重力や引っ張った時の力の矢印です。

ぺんぎん

_「重力や引っ張った時の力の矢印です。」→成る程、先生の説明を聞きながら、緑色の矢印を引いて、何の矢印であったのか分からなくなってしまった。と、言う質問ではなく、緑色の矢印は物体に掛かる力(外力)であるという確固たる自身があるのですね。
_それならば、左向きの矢印は「動摩擦力」です。

ぺんぎん

_恐らくは先生は、ruWtS さんが今思い込んでいる様な意味で、「摩擦とか空気は関係ない」と言っているのでは有りません。

ぺんぎん

_(物理での)仕事と言うのは、何に着目しているのか、に依って変わって来るのです。
_その着目している部分のことを系(けい)[system]と言います。

とうふ

先生ではなく問題にかいてあるからです💦

ぺんぎん

_設問では、物体に着目しているので、物体が系であり、手とか台?机?とかは系では有りません。

とうふ

確固たる自信というか、、💦ただ、答えでは図2のみ仕事をしていないと表記されていたので図3は仕事している。すなわち、図3にも一直線上に力があると思ったので左側の力が何か質問させていただきました🙇‍♂️💦

とうふ

物体を動かす実験なので、手で動かして移動させる、その力・向きもポイントだと思うんですが💦

ぺんぎん

_設問では、摩擦は考えないものとする。となっていますので、浮いているのと一緒です。ですから、図3では、動き始め (加速する時)と、止まる時(原則する時)と、で、反対方向の力が加わり、動き始めたら摩擦がないので慣性の法則で力をかけなくても勝手に動くので、仕事は0[J] です。
_では、設問で動摩擦係数は0.3 で有る。と書いてあった場合の物体系にした仕事はどうなるでしょうか?
_重力加速度をg[m/s²] とすると、垂直抗力は0.7✕g[N] となるので、動摩擦力は0.3✕0.7✕g[N] となります。動摩擦力と同じ大きさの力を糸が物体を引っ張る力を掛け続けるので、物体にした仕事は、50[cm]=0.5[m] となので、

ぺんぎん

_設問では、摩擦は考えないものとする。となっていますので、浮いているのと一緒です。ですから、図3では、動き始め (加速する時)と、止まる時(原則する時)と、で、反対方向の力が加わり、動き始めたら摩擦がないので慣性の法則で力をかけなくても勝手に動くので、仕事は0[J] です。
_では、設問で動摩擦係数は0.3 で有る。と書いてあった場合の物体系にした仕事はどうなるでしょうか?
_重力加速度をg[m/s²] とすると、垂直抗力は0.7✕g[N] となるので、動摩擦力は0.3✕0.7✕g[N] となります。動摩擦力と同じ大きさの力を糸が物体を引っ張る力を掛け続けるので、物体にした仕事は、50[cm]=0.5[m] となので、0.5✕0.3✕0.7✕g[N]=0.105[J]≒0.1[J] となります。
_分かりますか?

ぺんぎん

_図3は、ざっくり言えば設問では、誤差内で力を掛けていません。(摩擦力を無視出来るので。)だから、仕事をしていません。分かりますか?

とうふ

ありがとうございます!💦
でもこちらの回答では仕事をしていないのは図2のみとなっているんです💦
中学3年の物理の単元なのでこの単元の学習内容を踏まえもう一度考えてみます😵‍💫💦

ぺんぎん

_その答えは、中2でも間違っています。(教育産業の人間ではないので、古い学習指導要領を見ているのかも知れません。今は中3で習うのかも知れません。)
_ウェブ・ブラウザで、滑らかかな台[スペース]水平[スペース]仕事、と、動画検索をすると、「なめらかな水平面上で仕事がゼロな理由【Appendix#1】 - YouTube」と言うウェブ・コンテンツが検索結果として挙がると思いますので、そちらを視聴して見て下さい。

ぺんぎん

_それから、設問の(1). 以降の画像が載っていませんよね?
_質問する時には、原則、設問の全体を載せて下さい。

ぺんぎん

【補足】
_図1では、静止状態から静止状態に盛り上げて移動させれば、物体(物体系)に仕事をしたことに成ります。
_図3では、(摩擦を無視できる)滑らかな台の上で、静止状態から静止状態に盛り上げて移動させれば、物体(物体系)に仕事をしたことには成りません。但し、一定の力を加え続け、等加速度運動を続けている状態の、一部の時間帯を切り取って、(例えば、写真判定をして)その時間帯に50[cm] 動いていた。と、言う事であれば、その時間帯には物体に仕事をしたことにに成ります。
_滑らかな台の上で直線移動で物体が静止する。と、言う事は、(物体に仕事をするという事ではなくて)物体が逆に仕事をする。と、言う事なのです。

この回答にコメントする

右向きの力は引っ張る力
左向きの力は摩擦による力
とかですかね?自信ないですけど

とうふ

思いました!でも、、摩擦とか空気は関係ないらしいんです💦

ぺんぎん

_恐らくは、ruWtS さんが今思い込んでいる様な意味で、「摩擦とか空気は関係ない」と言っているのでは有りません。

この回答にコメントする
疑問は解決しましたか?