Energizing Motion: Work, Energy & Power
Work, energy, and power 探求 Work、さまざまなエネルギーの形態（運動エネルギーと位置エネルギー）、およびパワーはエネルギーの伝達率であり、エネルギーが物理プロセスを駆動する方法についての洞察を提供します。Workは、力と移動距離によってエネルギーの伝達量を定量化し、エネルギーは運動（運動エネルギー）または位置（位置エネルギー）として存在し、パワーはWorkがどれだけ速く行われるかを示すものであり、振り子からエンジンまで、システムを理解するために不可欠です。
Work, Energy & Power の概要
Work、エネルギー、およびパワーは、その主要な原理と関係によって定義されます。以下に分解を示します：
- Work: 力によって移動が発生する際にエネルギーが伝達されるもので、力 × 距離で計算されます。
- Kinetic Energy: 物体の運動によるエネルギーで、質量と速度に依存します。
- Potential Energy: 物体の位置または状態に基づく蓄積されたエネルギーで、重力または弾性エネルギーのようなものです。
- Power: Workがどれだけ速く行われるかを示すもので、ワットで測定されます。
Work, Energy & Power の例
Work の例
- 10 N の箱を 5 m 押し出すと、50 J の Work が行われます (W = F × d)。
- 重力に逆らって 2 kg の本を 1 m 持ち上げると、20 J の Work が行われます。
- 30 N で 4 m のスノーフライヤーを引くと、120 J の Work が行われます。
Kinetic Energy の例
- 2 kg のボールが 5 m/s で動くと、25 J の運動エネルギーになります (KE = ½mv²)。
- 1000 kg の車が 20 m/s で走ると、200,000 J の運動エネルギーになります。
- 0.5 kg の鳥が 10 m/s で飛ぶと、25 J の運動エネルギーになります。
Potential Energy の例
- 2 kg の本が地面から 3 m 上にあると、60 J の重力位置エネルギーになります (PE = mgh, g = 10 m/s²)。
- 1 kg の岩が 5 m の高さにあると、50 J の位置エネルギーになります。
- k = 200 N/m および x = 0.1 m のスプリングが伸びると、1 J の弾性位置エネルギーになります (PE = ½kx²)。
Power の例
- 50 J の Work を 5 秒で行うと、10 W のパワーが発生します (P = W/t)。
- 200 J の Work を 4 秒でモーターが実行すると、50 W のパワーが発生します。
- 300 J の Work を 3 秒で階段を上ると、100 W のパワーが得られます。