高校物理の「仕事(W)」について質問があります

質問

W＝　　　→　 →
　　　∫ｃ F・ｄｒ　(ｃは経路でP→Q）と習ったのですが、
高校物理の範囲では、線積分は扱わないので力と運動がある程度
限定されたものになると思います。

「力と運動の向きが同一直線上で、力が一定でない場合」、
W＝ 　　　→　→　　 Q
　　　∫ｃ F・ｄｒ　＝∫ Fx・ｄx となり、
　　　　　　　　　 　　 P

「力と運動の向きが違う（または同一直線上の）場合で、力が一定である場合」、
W＝　　　→　→　→　　　　→　→　→
　　∫ｃ　F・ｄｒ　＝F∫ｃ　ｄｒ ＝F・PQ　となると思います。

これより、「力と運動の向きが同一直線上で、力が一定でない場合」と
「力と運動の向きが違う（または同一直線上の）場合で、力が一定である場合」は
仕事を高校物理の範囲では直接求められると思うのですが、
では、「力と運動の向きが違う場合で、力が一定でない場合」
の仕事を高校物理の範囲で直接求めさせる問題はあるのでしょうか？

回答No.3

yokkun831 · ベストアンサー

高校物理または大学入試の範囲で、「力と運動の向きが違う場合で、力が一定でない場合」のような運動を扱うことはありますが、その際に線積分によって仕事を計算しなければならないような問題が出されることはまずありません。むしろ、エネルギー保存によってその仕事量が計算できる場合に限られるでしょう。たとえば、衛星の運動などで遠地点から近地点にいたる運動で地球の引力がする仕事は、もちろん万有引力の位置エネルギーの減少分として計算できるわけです。

お礼

やはりそうなんですね。ありがとうございました。

回答No.2

chikin_man

高校物理の範疇でも
力がｒ対して一定でない現象はたくさんあります。
距離の２乗に反比例するクーロン力、引力、・・・
力Fが何によって発生するかを考えるとよいかと思います。
コイルによる電磁誘導、コンデンサなど・・

また、その力と違う向きに物体を動かす問題も同様です。
例えば物体と違う方向にものを動かす。

お礼

ありがとうございました。

回答No.1

htms42

力が一定でない場合の仕事は多分２つの場合だけだと思います。
仕事は位置エネルギーの表現を求める時に使います。

バネの場合はフックの法則で伸びに比例する力が働きますので一定ではありません。図形を添えて三角形の面積を求める考え方を使います。

万有引力の位置エネルギーの場合は
位置エネルギーの大小だけを議論して式は「～になる」という扱い方になるようです。

お礼

ありがとうございました。