直感的理解

仕事の原理とは「道具を使っても、必要な仕事の量は変わらない」という考え方です。斜面・滑車・てこなどを使うと必要な力は小さくなりますが、移動距離が長くなるので、力 × 距離の総和は変わりません。

ただし、摩擦があれば摩擦力に逆らう仕事が「上乗せ」されるので、その分だけ余計な仕事が必要になります。

✏️ 求めるもの

(1) 物体を直接持ち上げるときの仕事、(2) 斜面を使うときの仕事、(3) 摩擦がある斜面を使うときの仕事を比較する。

👀 観察のポイント

🔧 使う道具

(1) 直接持ち上げ：重力に逆らう仕事 \(W_1 = mgh\)
(2) なめらかな斜面：\(W_2 = (mg\sin\theta) \times (h/\sin\theta) = mgh\)。原理から (1) と同じ
(3) 摩擦がある斜面：摩擦力 \(f\) の仕事 \(f \cdot d\) が上乗せされる

注意

「力が小さくなる」と「仕事が小さくなる」は別物。仕事は「力 × 距離」なので、距離も忘れず考えよう。

💡 ヒント：問題56 仕事の原理