「仕事」と「仕事率」の違いは、これだ! | 中3生の「理科」のコツ

教科ごとの勉強法

中3です。「仕事」と「仕事率」の違いは…?

 
中学生から、こんなご質問が届きました。

「“仕事”と“仕事率”の違いが

 よく分からないのですが…」



大丈夫、安心してください。

丁寧に解説しますね。


結論から言うと――

「仕事」とは、

“物体に力を加えて、動かすこと”です。

そして、時間は気にしません。


いっぽうで、「仕事率」は

時間がポイントになります。

「仕事率」とは、

◇“1秒間”にできる仕事の大きさ

のことだからです。


ぜひ以下を読んでみてください。

さあ、成績アップへ、行きますよ!


■まずは準備体操を!

ところで、

“仕事って何ですか?

 理科では特別な意味?”


と思った中学生はいませんか。

でも、そんな皆さんは、

こちらのページをまだ読んでいませんね?


・理科における「仕事」の意味

・科学の世界のルール

について、解説しています。

読んだあとに戻ってくると、

“すごく分かるようになったぞ!”

と実感がわくでしょう。


理科のコツは、基礎から1つずつ
積み上げることです。


実力アップに直結しますよ!

…

■「仕事の大きさ」とは?

では、準備のできた中3生に向けて、

本題へと進みましょう。


理科における「仕事」とは、

次のようなものでした。

◇物体に力を加えて、
 その力の方向に動かしたとき、


 ⇒ 力は物体に「仕事」をしたと言う


そして、科学では、

量や大小のはかれるものだけを
「仕事」と呼ぶのでしたね。


さて、ということは――

「仕事」の大小をはかるために、
単位が必要ですね。


そこで、

仕事の大きさを「J(ジュール)」で
表すのです。

◇仕事(J) = 力の大きさ(N) × 力の向きに動いた距離(m)

と決まっています。


たとえば、

・「5kg の箱を2m の高さに持ち上げる」

という場合、

重力(下向きの力)がありますね。

5kg の箱にはたらく
重力の大きさは、50N です。

この箱を持ち上げるには、

重力の反対向き(上向き)に
重力と同じ大きさの力が必要です。


・持ち上げるときの、力の大きさは 50(N)

・動いた(持ち上げた)距離は 2(m)

ですから、

仕事の大きさは――

50 × 2 = 100(J)

となるのです。


単位と計算に納得することで、

中3理科のコツが見えてきますね!

…

■「仕事率」とは?

教科書は、「仕事率」をこう説明します。


「仕事率」とは、

◇“1秒間”に何Jの仕事をするかを表す

 単位は「W(ワット)」

◇仕事率(W) = 仕事(J) ÷ かかった時間(s)


理解のコツとして、

たとえ話で解説します。


たとえば、英語の宿題で、

英単語の書き取りが100個あるとします。

これを、

・2日間で終わらせる

・10日間で終わらせる

という二択なら、あなたはどちらを選びますか?


「早く終わらせたいから2日間!」

とすれば、

1日に50個やらないといけませんよね。


「1回でたくさんやるのは嫌なので、

 10日間かけることにします」


と言えば、1日あたり10個です。


2つの例から、何が言えるでしょう?

それは、こういうことです。

・2日でやっても、10日かけても、
 宿題の全体量は同じ


・1日に取り組む量が変わるだけ

(早く終わらせたければ、
 1日の作業量が多くなってくる。

 1日の作業量を減らせば、

 その日の作業は楽だが、
 宿題を終えるのに日数がかかる。)


だんだん、話が見えてきましたね。


「仕事率」というのは、

この宿題の例で言えば、

・1日あたり、英単語を何個書くか

という話になります。


そして、たとえ話が終わったところで、

理科の話に戻りますが――

理科における「仕事率」とは、

◇“1秒間”にどのくらいの仕事をするか

というわけです。

これによって、仕事の効率をはかります。


では、以下にコツをまとめますね。

具体例とともに書きます。

…

<まとめ>

「5kg の箱を2m の高さに持ち上げる」とき、

「仕事の大きさ」は“100J”。

(50N × 2m = 100J)


この箱を、“5秒”で持ち上げるなら、

「仕事率」は――

100(J) ÷ 5(秒) = 20(W)


“10秒”で持ち上げるなら――

100(J) ÷ 10(秒) = 10(W)


“50秒”で持ち上げるなら――

100(J) ÷ 50(秒) = 2(W)


時間をかけるほど、

1秒あたりの仕事量(仕事率)は
小さくなります。


(作業は楽になりますが、

 効率は下がっていると言えます。)


科学の世界では、このようにして、

・仕事の大小

・「仕事の効率」の大小

を議論するのです。

前者はJ(ジュール)を、

後者はW(ワット)を用います。

中3理科のコツが見えましたね!

…

さあ、中3生の皆さん、
次のテストは期待できそうですね。


定期テストは、「学校ワーク」から
たくさん出るものです。

スラスラできるよう、
繰り返し練習してください。


グイッと上げて、周りを驚かせましょう!
 

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