仕事率
仕事率（しごとりつ、英: Power ）とは、工率（こうりつ）やパワー（英: power）とも呼び、単位時間内にどれだけのエネルギーが使われている（仕事が行われている）かを表す物理量である。「動力性能」という語があるが、その場合これを指すことが多い。
| 仕事率 power | |
|---|---|
| 量記号 | P |
| 次元 | L 2 M T −3 |
| 種類 | スカラー |
| SI単位 | ワット (W) |
| CGS単位 | エルグ毎秒 (erg/s) |
| FPS単位 | フィート・パウンダル毎秒 (ft·pdl/s) |
| MKS重力単位 | 重量キログラムメートル毎秒 (kgf·m/s) |
| FPS重力単位 | フィート重量ポンド毎秒 (ft·lbf/s) |
| プランク単位 | プランク仕事率 |
定義 編集
仕事率Pは、仕事をW、時間をt としたとき、次式で表される。
重力で考えると、重力に逆らう力の大きさは重力と同じであり、距離が同じであれば重力のする仕事と等しい。ただ、重力は等加速度運動、逆らう仕事は等速直線運動であり、同じ距離を動かすのに時間が異なる。そのため、重力とそれに逆らう力は仕事は等しいが仕事率は異なる。
仕事率と同等の概念として電力がある。電力は、以下のように電流と電圧の積で表すことができる。
このことからもわかるように、電気回路において電動機などで電力が消費されると、それと同等の仕事率で別のエネルギーが生成される（仕事が行われる）。これは、電力量と位置エネルギーや運動エネルギーの総量は変化しないというエネルギー保存の法則によるものである。
仕事率と同等の概念として放射束もある。スペクトル密度は波動が放射されたときの各周波数成分における放射束を指す。電力スペクトル密度は「power spectrum density」の訳として使われている。しかし、この「power」は仕事率のことであり電気と関係ない場合でも用いられるが、歴史的経緯からこう呼ばれる。
単位 編集
国際単位系(SI)における仕事率の単位はワット(W) である。1ワットは、1秒当たり1ジュール(J)の仕事率（
CGS単位系では固有の名称を持つ仕事率の単位はなく、エルグ毎秒(erg/s)で表される。
馬力(PS、ps、HP、hp)もよく使用される。馬力にはヤード・ポンド法による英馬力とメートル法による仏馬力とがある。仏馬力は735.49875 W（日本の計量法では、正確に735.5 W）である。大型空調設備やレシプロエンジンの出力表示に利用されることが多い。
他に以下のような単位がある。
| W | kgf·m/s | PS | kcal/h | HP(BHP) | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 ワット(W) | = 1 | = 0.102 | = 0.00136 | ≈ 0.860 | ≈ 0.00134 |
| 1 重量キログラムメートル毎秒(kgf·m/s) | = 9.80665 | = 1 | ≈ 0.01333 | ≈ 8.4322 | ≈ 0.01315 |
| 1 仏馬力(PS) | = 735.49875 | = 75 | = 1 | ≈ 632.415 | ≈ 0.9863 |
| 1 キロカロリー毎時(kcal/h) | = 1.163 | ≈ 0.1186 | ≈ 0.00158 | = 1 | ≈ 0.00155 |
| 1 英馬力(HP(BHP)) | = 745 | ≈ 76.040 | = 1.013 | = 641 | = 1 |
powerとforce 編集
「英: force」や「英: power」や「力」という語は、日常の用語ではいずれもどれかに関連するような意味に対して曖昧に使われる（抽象的な、たとえば「軍事力」というような意味にも使われる）。一方、力学の専門用語としては「power」は「仕事率」、「force」は「力」で、まったく別である。次元も異なり、仕事率の次元は M1L2T−3 であり、力の次元は M1L1T−2 である。
脚注 編集
関連項目 編集
| 物理学 |  |
|---|---|
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| Category:物理学 | |
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