力学 仕事 『破壊された時』

質問

物理の教科書には
仕事とは『力×距離』と定義されています。

ここで等速直線運動をしている車を考え、車が壁に激突し、壁が破壊されたとします。
車は衝突後、完全停止するとします。

このとき、壁に力が加わってはいるものの壁の変位は変わっていません。
しかし、壁には仕事がされたと考えると、学校で教わりました。

物体の変位が変化していなくても
仕事をされたと考えていいのはなぜでしょうか。

回答No.2

沼田 紫鐡（@DARKREDGEAR） · ベストアンサー

その定義は仕事に対するある一側面からの解釈ですね。
仕事の概念を考えるときには
エネルギー保存則を理解するとわかりやすいかと思います。

破壊されてるなら破片が飛んでるわけですよね。
飛んでなくてもヒビが入ったりしているなら、
最低でもその程度は壁を構成している物質の分子が
移動して結合が切れているわけで、そこにエネルギーが消費されたりとか、
壁に仕事がされているという解釈はいくらでもできます。

壁に一片の傷もひびも入らず、壁自体移動していないなら、
壁に仕事はされていないという考えは、間違ってはいないでしょう。

ただ、そのとき「ドカーン！」という衝突音が起きたりしているなら、
車や空気に仕事がされたということになってしまって
（車は停止するのですよね？）、仕事がどこにもされないことって、
この世界あんまりないのですけど。

お礼

とても分かりやすいです。
頭の中のもやもやが解消されました。

ありがとうございます。

回答No.3

雪中庵（@psytex）

「壁は動いていない」という事は、地面が支えた＝車が与えた
運動量は、地面に伝わって、地球の自転速度に影響したと
考えられます。
他にも、その過程で、まとまった運動量が分散して分子運動
＝熱に変ってもいるはずです。

お礼

地球という系で考えてみるわけですね。

その発想はなかったです。

回答No.1

htms42

壁が破壊された、自動車が壊れた、というのは壁や自動車に大きな変形が起こっているということではありませんか。エネルギーはその変形に使われているのです。

壁も自動車も、全体がある方向に形を変えずに動くという変位は起こっているとは言えないでしょう。
壁も自動車も壊れているということは物体内部での変形が問題になる場面が生じたということです。

お礼

回答ありがとうございます。
形を変えることも分子レベルで質量×距離の法則が成り立つんですね。