「仕事」と「エネルギー」は、なぜ単位が同じ？

中３です。「仕事」も「エネルギー」も、単位は同じ…？

　
中学生から、こんなご質問をいただきました。

「“エネルギー”は、

　“仕事”と同じ単位を使うのですね。

　なぜ同じなのか、謎です…」

大丈夫、安心してください。

理解のコツをお教えしましょう！

おっしゃる通りで、

“仕事” も “エネルギー” も、

単位はジュール（Ｊ）を使います。

単位が同じなのは、

“仕事” も “エネルギー” も、

「物体を動かす」という、
同じ話の中で出てくるからです。

では、詳しく解説します。

成績アップへ、行きますよ！

■まずは準備体操から！

もしかすると、

「仕事って何ですか？　理科では特別な意味？」

「ジュール（Ｊ）が分かりません…」

という中学生もいるかもしれません。

そんな皆さんのために、

“準備体操”のページをご用意しました。

こちらのページでは、

◇理科の世界での、「仕事」の意味

を解説しています。

もう１つのページは、

◇「仕事」の単位：ジュール（Ｊ）

を詳しく説明しています。

読んだあとで戻ってくると、

“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！

…

■「おこづかい」のたとえ話

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。

“仕事” と “エネルギー” は、

どちらも「物体を動かす話」の中で
出てくるものです。

“仕事”は、

◇実際に物体を動かした量

のことなので、

動かしたあとで考えることが多いです。

いっぽう、“エネルギー”は、

◇物体を動かすことができる能力

を意味するので、

動かす前の話であることが多いです。

「なるほど！」

という声も少し聞こえましたが、

まだピンと来ない中３生もいるでしょう。

そこで、こんな“たとえ話”を。

--------------------------------

【おこづかいで「本を買う」】

本屋さんに入ったら、

Ａさんが以前から欲しかった、
４００円の単行本がありました。

Ａさんは、

ちょうどおこづかいを持っていました。

そこで、４００円支払い、
単行本を買いました。

---------------------------------

ここでは、

・「単行本を買った」

という行動（動き）が“仕事”です。

「単行本を買った」という“動き”が、

理科の世界では、

「仕事をした」という言い方になります。

（行動が終わった後で、

　「先ほどの行動は…」という形で
　計算が始まるので、

　過去形と相性がよいですね！）

いっぽう、

・「４００円のお金を持っている」

ということが、“エネルギー”です。

まだ買い物をしていなくても、

「買おうと思えば、買える」

（＝４００円あるので、

　　４００円のものなら、買う能力がある）

ということですね。

行動するための能力（可能性）があることを、

理科の世界では、

「エネルギーをもっている」

と言います。

エネルギーの話は、

実際の動き（行動）が起こる前から、
することができますよ。

理科のコツが、見えてきましたね！

…

■理科の「エネルギー」とは？

たとえ話で、イメージがつかめたと思います。

「エネルギー」とは、

◇物体を動かしたり、
　変形させたりする能力（可能性）のこと

ですから、

まだ動きが起きていなくても、

「エネルギーをもっている」

という言い方ができます。

いっぽう、

「重さ５０Ｎの物体を、１ｍ持ち上げました。」

というように、

・報告の形で書いてある（過去形）

・「持ち上げた」という“動き”がある

こんな場合は、「仕事」ですね。

（ちなみに、この例では、↑

　仕事の大きさは、

　５０Ｎ × １ｍ＝５０Ｊ　となります。

　準備体操のページで、
　計算法も説明しましたね。）

「なるほど！」という声が、

先ほどよりもたくさん聞こえました。

さすが中３生の皆さんです。

理解力も高まっていますね。

では、こんな例はどうでしょう？

私から皆さんに質問です。

「高さ１ｍのところに、
　重さ５０Ｎの物体があります。

　物体の下に段ボール箱を置いて、

　物体を落としたら、どうなる？」

５秒考えてください。

はい、ではどうぞ～～！！

（「…ええぇっ？」

　と思う中学生もいるかもしれませんが、

　元気のいい声が響きましたね。

　実力アップも、本物のようです。）

（回答例）潰れる　← 予想

（回答例）へこむ　← 予想

（回答例）傷つく　← 予想

その通りです。

落とせば段ボールにあたり、
形が変わるでしょう。

皆さんの“予想”は当たっています。

それで――

“予想”と言った通り、

この質問で、私はまだ、

物体を落としてはいません。

「落としたら、どうなりそうですか」

と可能性の話をしているのです。

ですから、これは“エネルギー”の話。

高さ１ｍのところにある、
重さ５０Ｎの物体は、

「エネルギーをもっている」と言います。

５０Ｎ × １ｍ＝５０Ｊ　ですから、

「５０Ｊのエネルギーをもっている」

というわけですね！

…

＜まとめ＞

物体のもつ「エネルギーの大きさ」は、

その物体ができる「仕事の大きさ」と

同じになります。

同じ単位、ジュール（Ｊ）を使うのは
そのためです。

先ほどの、

・高さ１ｍにある、重さ５０Ｎの物体

を実際に落とせば、

５０Ｊの衝撃が、段ボールに加わります。

今までにたくさん実験した人がいるので、

皆さんが今ここで、

５０Ｎの物体を落として
箱を壊してみなくても、

５０Ｊの衝撃が起こることや、

箱が壊れることはもう分かります（笑）

ですから、どうしてもやりたい人が、

５０Ｎの物体を落とし、

「衝撃をはかってみました」と言って、

破壊（＝“仕事”）の大きさを
測定したとしても、

それは５０Ｊなのです（笑）

物体を落とさなくても、

上に置いてある５０Ｎの物体を見て、

皆さんは“心の目”でイメージし、

数秒後（＝可能性）が見えるはずです。

「ああ、下の箱が壊れそうだな」

「高いところにある、重いものは危ないな」

そう“感じる”ことじたいが――

上に置いてある５０Ｎの物体が、

「エネルギーをもっている」ことを

知っているということなのです。

そして、落とさなくても、

計算によって、

この物体のもつエネルギーが
５０Ｊであることが分かる、

ということになりますね！

…

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、
繰り返し練習しておきましょう。

理科もグングン上げられますよ！
　