前回モータで行った仕事
前回モータで錘をつり上げる実験を行いました。この実験結果について検討します。
それぞれモータで所定の重さの錘を0.5ｍ持ち上げる時間を計測しています。それぞれ持ち上げた仕事の大きさを求めます。
仕事は次に示すように加えた力とそれにより移動した距離によって求められます。
仕事＝力×距離
今回の実験では錘の重さが力で、持ち上げた高さ0.5ｍが距離となります。錘の計測された重量161g、57.8g、45.7gが力となります。
この地球上の地表で測定した重量は、
重量＝質量×重力加速度（G）
で示される値になり、正確にはそれぞれ161gG、57.8gG、45.7gGとなります。
その 仕事は次のようになります。
0.161kg×G×0.5m＝0.0805kgGm
0.0578kg×G×0.5m＝0.0289kgGm
0.0457kg×G×0.5m＝0.02285kgGm
現在力の単位はNニュートンになっています。kgGの単位からNに変換するには、
1kgG＝9.8N
で単位の変換を行います。その結果、それぞれ錘を0.5m持ち上げた仕事は次のようになります。
0.161kg×G×0.5m＝0.0802kgGm＝0.7889Nm
0.0578kg×G×0.5m＝0.0289kgGm＝0.28322Nm
0.0457kg×G×0.5m＝0.02285kgGm＝0.22393Nm
となります。
それぞれの錘の持ち上げる仕事が決まりましたので、単位時間当たりの仕事、仕事率を求め、モータに加えた電圧とモータに流れた電流からモータに加えられた電力を求め、錘を持ち上げた仕事率と比較した結果を次に示します。
入力に対して、出力は非常に少なく、錘を持ち上げるための仕事量は入力に対して数％しか利用できていません。ギヤ・ボックスの損失が大きくなっています。ギヤの回転音も大きく、効率があまりよいとは思っていませんでしたが、予想外の大きさでした。今後のキットの製作時や検討の参考にします。高校の物理の参考書で力、仕事、仕事率を再確認しました。そして、日本の未来のためにも高校で学ぶ物理は必修にすべきとあらためて感じました。
<神崎康宏>