ものを持ち上げて水平に運ぶときの仕事が0なのがなっとくいきません。- 物理学 | 教えて!goo
質問
ものを持ち上げて水平に運ぶときの仕事が0なのがなっとくいきません。水平に運べている時点で水平方向に加速度が働いてるということで力が働いているということではないのですか？中学時代人がかけている力は上向きだけだから仕事がないとやりました。等速直線運動だとしてもすくなくとも最初に水平方向に力を与えるため仕事はあるとおもいます
解答
運ぶのに力かけて加速すると仕事Wは
W＝FL
終わった時、速度があるんで、それを止めるための仕事が、
ーW
あわせて
WーW＝０
ね！
感想
すごい腑に落ちました。ありがとうございます
他の解答
No.1
回答者： そこらへんの物知りな人 回答日時：2025/04/02 14:07
仕事は、W=Fdcosθで求められます。
Fは力の大きさでdは移動距離です。
物体を持ち上げて運ぶ場合、手が物体に加えている力（上向き）と、移動する方向（水平方向）のなす角度は90°で、cos90°は0なので結果として仕事は0です。
>少なくとも最初に水平方向に〜
物体を運ぶ前に最初に力を加えて動かし始めるときには、確かに仕事をしています。
この部分は仕事が発生していますが、等速になった後は追加の仕事は発生しないということです。
No.2
回答者： ありものがたり 回答日時：2025/04/02 14:43
少なくとも最初に水平方向に力を与えるため仕事はあるし、
一定距離運んでそこで止めるとしてら、減速にも仕事はあります。
でもね。運んでいる間の速度が小さくで、最初の加速も最後の減速も
仕事が小さい場合には、そこを無視して、等速で運んでるとこだけを見て
(ほぼ)仕事0とか言ってしまうんですよ。荒い近似です。
No.3
回答者： masterkoto 回答日時：2025/04/02 14:55
それには、静かに、と言う一文抜けていると思われます
「水平方向に※静かに※運ぶ時の仕事は0」と書かれていませんでしたか？
静かに運ぶと言うのは、速度が(ほぼほぼ)0のままであるよう(極めてゆっくり)運ぶという意味です
従って、「」の1文の意味するところは、加速はさせていない↔水平方向に力はかけていない
という事になります
無論、人が運ぶ事によって
速度0から速度Vになったのなら
仕事・運動エネルギーの関係 から
人が物体にした仕事
＝(1/2)mV²−0
＝(1/2)mV²
であり、この場合は物体の加速は0でなく、加速される時に受けた力により仕事をされる事になります
No.4
回答者： yhr2 回答日時：2025/04/02 14:59
＞水平に運べている時点で水平方向に加速度が働いてるということで力が働いているということではないのですか？
はい。
静止しているものを動かし始めたり、動いているものを止めるときには「力」が必要なので、その力による「仕事」が発生します。
しかし、「もともと動いていているもの」が、「等速直線運動」で一定距離移動するだけであれば、力は一切働かないので「仕事」はしませんよね。
（厳密にいえば、その間にも「空気の抵抗」で減速するのを補うために「力」をかけないといけないんですけどね。空気のない「宇宙空間で」と考えてください）
物理でいう「仕事」の定義が、
「物体に一定の力 F [N] を加え続けて、その力の向きに距離 s [m] だけ動かしたとき、その積 F × s を、力が物体にした仕事とする」
ということなので、「力」がゼロならば「仕事」もゼロになります。
そういう「定義」なので、上のようなことになります。
高校物理では、「大きさのない質点」だとか、「摩擦や空気の抵抗はない」だちか、「糸やバネには質量がない」という「理想的な架空の条件下」て「理論どおりのことが起こる」として、物理現象の「原理」「法則」を学ぶものなので、そういう「現実世界での素朴な疑問」が湧くのでしょうね。
No.5
回答者： himagene 回答日時：2025/04/02 15:18
＞等速直線運動だとしてもすくなくとも最初に水平方向に力を与えるため仕事はあるとおもいます。
その通りです。厳密に言うと、静止状態（v＝０）から等速直線運動(運動量p=mv)になるためには、加速時間をΔtとして力F=p/Δtが必要なので、FとΔt内の移動距離の積が仕事です。適当な仮定の下では仕事FLは(1/2)*mv^2（運動エネルギー）に等しくなります。
No.6
回答者： fxq11011 回答日時：2025/04/02 17:58
＞水平に運べている時点で水平方向に加速度が働いてるという
この理解の仕方が不適当（間違いのもと）
重力加速度に対して逆の加速度（持ち上げる）力、必要、移動中も当然常にその位置を保持する、逆の加速度（力）必要ですね、でもそれでは重力加速度に対する位置の変化（上下）はありません、仕事ではなく労力が必要なだけ。
※仕事の定義？ですが、加速度（力）に逆行する力を加えて、加速度とは真反対方向に移動させること。
持ち上げて、横移動に際してその瞬間だけ加速度が必要です、。
でもその時真反対からの加速度（力）を受けていますか？、ありません。
仕事の定義に該当しません。
最初の一撃で等速運動開始すれば、以降力は不要ですね、どこまでも移動続けます、仕事量はどうなる？無限大？。
No.7
回答者： fxq11011 回答日時：2025/04/02 18:17
無重力状態の空間で質量があるものを動かそうとすれば力が必要です、でもそれは仕事とは無関係。
仕事の定義では問題になるのは、質量ではなく重さなんです。
重力加速度がある、もとでその重量を重力加速度に逆らって、どれだけ移動させたか、それが仕事量になります
同じ質量のものを地球上で1m、持ち上げるのと、月面で１ｍ持ち上げるのでは仕事量は月面での場合は地球上の約1/4になります。
質量→通常単位としてKgが使用されます
重量→通常同じくKgが使われますが、定義上の正しい表現では【Kｇ重】
とするのが正しい表現、さらに言えば単に【重】ではなく【地球「重」力加速度】ということになります。
月面重力加速度で表示すれば数値は約1/４の数値「Kg月面重？」
No.8
回答者： chiha2525 回答日時：2025/04/02 19:11
無重力状態でぷかぷか浮いてる状態は仕事０です。ところがその横をスーっと通り過ぎる人からみたら、ぷかぷか浮いてるものがスーっと横に移動してるように見えます。でもそれは仕事０なので、横方向に移動するだけは仕事０です。
では物を持ち上げてる状態は、というと、ほっとくと重力に引かれて落ちてしまいます。なので物は下方向に重力加速度で落ちて行っているわけで、それをその場にとどめるには、同じ加速度で上向きの力が必要なのです。なので疲れるわけですねｗ
でも計算でそれを考慮すると面倒くさっちいので、今は考えるのをやめておこうってのだと思います♪
No.9
回答者： ikachann4 回答日時：2025/04/02 20:01
運動していればU＝1/2mv^2のエネルギーは加えているはずです。
ただし理論的な話ですから、荷物をもって運ぶという現実的な話だと成り立ちません。
No.10
回答者： ikachann4 回答日時：2025/04/02 20:15
「仕事はエネルギーではなくエネルギー変化ではないでしょうか」そうです。初速ゼロを前提に考えていました。
No.11
回答者： mpcsp079goo 回答日時：2025/04/02 21:04
仕事の定義は、
F＊L
にすぎない
仕事ではないのですよ！
便宜上の名前にすぎない
No.12
回答者： fxq11011 回答日時：2025/04/03 18:47
＞仕事＝力×距離では？
これが決定的な認識誤り。
古典力学？ではすべて地球上での力学。
地球の重力加速度があるのが前提。
そのうえ、【重力加速度に逆らって移動した】距離×力
参考
荷物を持ち上げて水平移動
水平移動するだけでは必ずしも力は不要？、最初の一撃の加速度で慣性運動をはじめ、慣性の法則で運動をつづけます、以降は重力に逆らって水平位置を確保する力が必要なだけ。
横移動は以降は力不要、慣性の法則によります。
No.13
回答者： tknakamuri 回答日時：2025/04/04 10:24
もちろんゼロではありませんよ。単純な話です。
おそらくいろいろ前提が付いている話なのに聞き落として
いるのでしょう。
①摩擦なしで準静的な移動なら
必要なエネルギーはいくらでも小さくできる。
②摩擦なしで等速直線運動に入ってからの話なら
追加のエネルギーは不要
③摩擦なしで加速にはエネルギーを必要だが、減速では
エネルギーが返ってくるので差し引きゼロ
とか、ゼロになる話はいろいろ作れます。
No.14ベストアンサー
回答者： mpcsp079goo 回答日時：2025/04/05 18:00
運ぶのに力かけて加速すると
仕事Wは
W＝FL
終わった時、速度があるんで、それを止めるための仕事が、
ーW
あわせて
WーW＝０
ね！
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この回答へのお礼
すごい腑に落ちました。ありがとうございます
