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エネルギーとか加速度とか仕事とか

青ヤギです。少し前に読んだ本に「アインシュタインが考えたこと」というものがあります。出版は岩波ジュニア新書です。ちなみに今日はこの本の感想は言いません。堅苦しい物理の話です。

 

さて、アインシュタインと言えば相対性理論で有名な科学者ですね。私は相対性理論とか言われても全ッッッ然わかりませんが。

あとアインシュタインには

E=mc^2

という公式を作った話もあります。

で、物理が苦手な私ですが、今日はここから単位とその周辺の話をしようかと。きっと今日の話は万人受けする話では無く、ごく一部の人にしか興味持たれないでしょう。というわけで暖かい目で見てくだせえ。

 

先ほど出てきたE=mc^2ですが、それぞれの文字は何を意味しているのかといいますと

E:エネルギー[J](読み方はジュール)

m:質量[kg]

c:光速度[m/s]

です。光の速度cの値はおよそ

c=3.0×10^8[m/s]

これは秒速30万kmです。光は1秒間に地球を7周半する、と習うと思います。光はめちゃくちゃ速いです。

そしてこの公式から

[J]=[kg・(m/s)^2]・・・(1)

となります。(・は掛け算記号×と同じです)

 

 

また、高校物理で習う公式に

ma=F

という公式があります。ここで

m:質量[kg]

a:加速度[m/s^2]

F:力[N]

加速度は高校物理の範囲ですので少し説明します。

 

加速度の[m/s^2]という単位は[(m/s)/s]とも書けます。^2は二乗のことです。これは見たまんまなら「1秒間あたりの速度」です。私的にわかりやすく言うと「1秒間にこれだけ速度が増加(減少)するよ」っていうのが加速度です。

例えば加速度が10[m/s^2]なら1秒間に10[m/s]加速しますし、-5[m/s^2]なら1秒間に5[m/s]減速します。

 

話戻ります。ma=Fの公式から

[N]=[kg・m/s^2]・・・(2)

です。この単位変換はセンターマーク模試でやらされた覚えが(頭痛)。

 

よって

(1):[J]=[kg・(m/s)^2]

(2):[N]=[kg・m/s^2]

という2つの単位変換が出てきました。

見比べればわかりますが、[N]に[m]の単位を掛ければ[J]になりますね。というわけで

[J]=[N・m]

です。右辺には見覚えのある人もいるかと思います。これは「仕事」のことですね。

力を物体に加えて「動いた距離[m]」とその「力[N]」の掛け算が仕事の定義です。

 

以上から「エネルギー」と「仕事」の単位は同等ということが示せました。サラッと言われてしまうようなことを自分で改めて示しておきたかっただけです。

 

2つの公式から単位変換をしてきました。単位変換はしっかり公式を覚えてないと出来ないですね。

今日は比較的簡単な変換をしましたが後日また別の変換をネタにしたいと思います。