今回は、ベクトルの内積と仕事についてです。
私たちが物を運ぶとき、物が重いほど、または遠くへ運ぶほど、大きな仕事をしたと感じます。しかし、物理という学問では、仕事の定義を次のように考えます。
物体にベクトルaで表される力が働いて、物体にベクトルbで表される平行移動が起こったとき、内積a・bをこの力のした仕事といいます。
さて、重い物を持ったまま平らな地面をどんなに歩いても、「物を持つ力がした仕事は0だよ」なんて言われたら、困りますよね。実際に上の定義で計算してみましょう。
まず、内積の定義は a・b=|a||b|cosθ となります。そこで、物体を持ち上げる力をF[N], 平らな地面を歩く距離をx[m]とすると、なす角θは90°になります。上の定義で計算すると、
Fxcos90°=F・x・0=0
残念ながら物理における仕事の定義では、「物を持つ力がした仕事は0」になります。
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