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力と仕事について
力Fと仕事Wの違いがよくわかりません。力は、質点に加速度を与えるもの。仕事は、力を与えて質点を移動させるもの、と定義されています。 よくある質問ですが、重力下で質点を手でぶら下げたとき、質点は空間を移動していないのでw=0であることは明白です。しかし、私たちは疲れてくるのでエネルギーを消費している事は明らかです。このエネルギーは何に使われたのでしょう？ 同じように、地球外に物体を静止させるとき、何もしなければ、その物体は地球の重力に引かれて落下します。物体を空間に静止させるためには、ロケットのように絶えず推力を与える必要があります。物体は空間に静止したままなのでw=0であることは明白です。では、推力のエネルギーは何の為につかわれたのでしょう？ 人工衛星のように等速円運動をすれば落下は防げますが、円運動を開始させる為にエネルギーを与える必要があります。重力場内で物体に仕事をさせない為には、仕事をする必要があるということでしょうか？ プルミティブな質問ですが、だれか教えてください。
- clear-eye
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- konta23
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仕事は、ある力によって移動した場合に発生します。 重力によって物体が落ちれば、"重力が物体に仕事をした"ということになります。 「重力下で質点を手でぶら下げたとき、質点は空間を移動していないのでW=0。」というのは、重力による仕事が0ということです。 > 私たちは疲れてくるのでエネルギーを消費している… 確かに私たちはエネルギーを消費するから疲れてくるのかも知れませんが、ただ突っ立っていても疲れてきますし、寝ていてもエネルギーは消費します。 人間が疲れることと、力学的エネルギーとはあまり対応付けられないと思います。 この質点を静止させる例において、力学的エネルギーの変化は何もありません。 しかし、質点には下向きにmgの力が働いていますから、質点を静止させようとすると我々は、上向きにmgの力で常に加速度を与え続けなければなりません。 -------------------- ↑mg:支える力 ○ ↓-mg:重力 -------------------- 上り坂で、ブレーキを使わずに自転車を静止させようとすると、常にペダルに力を込めていなければズルズル下がりますよね？それと同じことです。 ロケットの推力も同じ話ですね。 物理学でいう"エネルギー"の変化はありませんが、力を出し続けることによって人間は疲れます。 > 重力場内で物体に(重力による)仕事をさせない為には、(何らかの他の力によって)仕事をする必要があるということでしょうか？ 必ずしもそうではありません。上の、質点を静止させる例も、何も仕事はしていませんから。 仕事をする必要はありませんが、重力を打ち消すだけの力は、与え続ける必要があります。
- endlessriver
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１．疲れてくるのでエネルギーを消費している 筋肉が元の位置を維持しようとしている。あるいは微少な振動、細胞レベルでの振動をしている（全く適当な意見です）。 ２．推力のエネルギーは何の為につかわれたのでしょう 噴射ガスに運動エネルギーを与えるために使われています。 ３．重力場内で物体に仕事をさせない為には、仕事をする必要があるということでしょうか 衛星軌道と他の運動状態ではエネルギー状態？が異なります。そのエルルギー差を加えると衛星軌道に投入できます。
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