仕事の計算機とは？
この計算機は、一定の力が距離にわたって働くときになされる力学的な仕事を求めます。物理学において仕事とは、力が物体を動かすときに生じるエネルギーの移動のことです。結果はジュール（J）で表され、1ジュールは1ニュートン・メートルに相当します。
使い方
加える力の大きさをニュートン（N）で、物体が動く距離をメートル（m）で、力のベクトルと運動方向との間の角度θを度（°）で入力してください。「計算」をクリックすると、なされた仕事が表示されます。力が運動と同じ向きの場合は θ = 0° とします。
公式の解説
仕事を表す式は $$W = \text{Force (N)} \times \text{Distance (m)} \times \cos\!\left(\text{Angle }\theta\right)$$ です。運動方向に沿った力の成分だけが仕事をするため、\(\cos(\theta)\) を掛けます。\(\theta = 0\degree\) のときは \(\cos(\theta) = 1\) となり、力のすべてが寄与します。\(\theta = 90\degree\) のときは \(\cos(\theta) = 0\) となり、仕事はゼロです。たとえば、荷物を水平に持って歩いても、荷物が下向きに押しているだけでは仕事をしないのはこのためです。\(\theta\) が 90° から 180° の間にあるとき、仕事は負の値になり、力がエネルギーを奪っていることを意味します。
計算例
たとえば、20 N の力で箱を 60° の角度で 10 m 押したとします。このとき $$W = 20 \times 10 \times \cos(60\degree) = 20 \times 10 \times 0.5 = 100 \text{ J}$$ となります。
よくある質問
結果の単位は何ですか？ 力をニュートン、距離をメートルで入力した場合、結果はジュール（J）です。
仕事が負になることはありますか？ あります。角度が 90° を超えると力が運動を妨げる向きになり、仕事は負になります。これは物体からエネルギーが奪われていることを示します。
なぜコサインの項が必要なのですか？ 力はベクトルだからです。変位の向きに沿った成分だけが仕事をし、それを \(\cos(\theta)\) で表現しています。
