馬力を求める問題

質問

どうしてもこの問題ができないので、よければ教えてください。

時速ｖ（km）で等速直線運動をしている自動車の空気抵抗γ（/s）
動摩擦係数μ'　このときF'＝－mgμ'－mγｖ
ｍ（ｋｇ）としてこのときの馬力を求めよ、という問題です。

自分で途中まで解いてみた↓
初速度Ｖo＝０として、1/2mv＾2－1/2mVo＾2＝－F'×ｓ
よってｓ＝距離が求まる。
ｓは移動距離？と考えた。

正直、ここまでしかわかりませんでした。本には力に速度をかけて距離をかければすぐにもとまると書いてあるのですが、その説明だけではこの問題を解くことができませんでした。
F'は仕事をした失った分のエネルギーですよね？
そのあとどうしていいのかわかりません。
物理初心者です。よければアドバイス等、お願いします。

回答No.1

fine001 · ベストアンサー

こんばんは
「馬力」という術語が今も使われているのだなあと再認識しました。
馬力とは、仕事率の意味です。等速直線運動しているので、力はつり合い状態にあることになります。したがって、加える力（エンジンの出力なのかな？）はF=-F'となる。仕事は　W=FS（Sを移動距離とします。）であすから、仕事率はP=W/t=F・S/tとなります。等速直線運動の場合、S=Vtですから、S/t=V。結局、P=F・Vとなります。
後は、（PS)を用いるのか（HP)を用いるのか、今風に（W）を用いるのかは、どのような単位を用いるかの問題です。

＞本には力に速度をかけて距離をかければすぐにもとまると書いてあるのですが、
とありますが、力に速度を掛けるのはよいですが、なぜ距離を掛けるのか、理解できません。
また、F'は抵抗力（ドラッグ）であくまでも力です。力は力であって、エネルギーではありません。

お礼

ご丁寧にありがとうございます。
よければ、また教えてください☆

補足

ご丁寧にありがとうございます。No.1さまの解説と参考書を読んで理解することができました。ありがとうございます。
それでもう１つ質問なのですが、F'はエネルギーではないということはわかりました。
ならば、例えば、この自動車が100kmの距離を走るとすると、時速Aｋｍと時速Bkmで失うエネルギーを求めるとき、どのように求めればよいのでしょうか？

回答No.2

fine001

工学単位系は苦手なので、単位抜きで書きます。ごめんなさい。
抵抗力がF'＝－μ'mg－mγｖとありますから、等速直線運動するためには、F=-F'即ち、F=μ'mg+mγｖ　という力が必要であることになります。
仕事はW=FXですから、W=(μ'mg+mγｖ)Xです。
ご質問については、速さAで行った場合は、W=(μ'mg+mγA)Xで速さBで行く場合は、W=(μ'mg+mγB)Xとなります。
必要な仕事が（失ったエネルギーという表現には違和感があります。）速さに依存するのは、今の場合の空気抵抗が速さに比例するからです。高速で走行するほうが空気抵抗が大きいので、その分出力を上げる必要があるという事です。例えば時速200kmで30分かけて100km走るより、時速50kmで2時間かけて100km走るほうが燃費は良いということになります。