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≪動く物理≫【力学・仕事とエネルギー 4】(2分)仕事率とは? アシモフ『物理とは』より

動画のナレーションは以下を御覧ください。

仕事の定義(力と力の方向に動く距離との積)には、それを行う時間は入っていない。普通は、同じ仕事でも、なるべく短い時間内にやり遂げるほうが望ましい。つまり、仕事をする速さが問題になることがおおい。

この仕事をする速さを【仕事率】(power)という。仕事率の単位は[ジュール/秒]である。

このどちらの単位系にも属さない日常使われている単位を、イギリスの技術者ジェイムス・ワット James Watt(1736-1819)がつくった。

仕事の定義(力と力の方向に動く距離との積)には、それを行う時間は入っていない。普通は、同じ仕事でも、なるべく短い時間内にやり遂げるほうが望ましい。つまり、仕事をする速さが問題になることがおおい。

この仕事をする速さを【仕事率】(power)という。仕事率の単位は[ジュール/秒]である。


彼は蒸気機関を発明し、18世紀の終わりにそれを実用化したが、彼は炭鉱から水を汲み出すのに蒸気機関のする仕事の速さを、それまで使っていた仕事の速さと比べようとした。

そして馬力(horse power)という単位を考えたが、それは1匹の馬がどのくらいの重さのものを、どのくらいの高さに、どのくらいの時間で持ち上げることができるかで定義される。

詳しく調べた結果、強い馬は1分間に150ポンドのものを、220フィートの高さに持ち上げることができることがわかった。こうして1馬力は150×220/1、すなわち33000[フィート*ポンド/分]に等しいことになる。

この馬力という不便な単位は、745.2[J/秒]に等しい。1[J/秒]を、ジェームス・ワットを記念してワット(watt)と呼んでいるが、1馬力は745.2[ワット]に等しいことになる。


このワットという単位は、電気工学でもっともよく使われている。

イギリス・アメリカの機械工学では、まだ馬力がよく使われている。例えば、自動車のエンジンの仕事率はふつう馬力で表されている。