波・光・量子大学の物理で出てくる
強度(エネルギー流束)の単位 の意味|基本単位で表すと
次元 [M T⁻³]
検算のポイント
答えが強度(エネルギー流束)なら、右辺の単位は (= ) になっているはず。ならなければ、どこかが間違っています。
このページでわかること
- 強度(エネルギー流束)を言葉でどう言い表すか
- その言葉を単位に置き換えると、なぜ になるのか
強度(エネルギー流束)とは? 言葉で意味をつかむ
強度(エネルギー流束)とは 1 m² あたりに、1秒間に届くエネルギー。
言葉の式
強度(エネルギー流束) = 届く仕事率 ÷ 受ける面積
言葉の式に出てくるそれぞれの言葉は、すでに単位がわかっている量です。言葉を単位に置き換えてみましょう。
[強度(エネルギー流束)]
言葉の通りに単位を並べるだけで、 が出てきました。
基本単位までたどる
言葉の式に出てきた量も、さらに言葉の式で分解できます。速度 → 加速度 → 力 → エネルギー・仕事・熱量 → 仕事率・電力 → 面積 → 強度(エネルギー流束) の順にたどると、すべて基本単位(m・kg・s・A・K・mol・cd)だけで表せます。
前提:速度・加速度・力・エネルギー・仕事・熱量・仕事率・電力・面積の単位(知っていれば飛ばしてOK)
強度(エネルギー流束)が出てくる公式
まとめ
- 強度(エネルギー流束)とは、1 m² あたりに、1秒間に届くエネルギー。
- 言葉の式 強度(エネルギー流束) = 届く仕事率 ÷ 受ける面積 を単位に置き換えると 。
- 基本単位だけで書くと 。
練習問題:分子と分母を見きわめる
問題文には単位が書いてあります。計算はしなくてかまいません。どの単位が分子(上)に、どの単位が分母(下)に来るかだけを考えて選んでください。
問1強度(エネルギー流束)は「届く仕事率 ÷ 受ける面積」で求められます。「届く仕事率」[]、「受ける面積」[] のとき、強度(エネルギー流束)の単位はどれ?
答えと解説
正解:C
かける量(届く仕事率)の単位が分子、割る量(受ける面積)の単位が分母に来ます。まとめると 。
問2光の放射圧 を使います。p 「圧力」[]、c 「速度」[] のとき、強度(エネルギー流束) I の単位はどれ?
答えと解説
正解:C
式を I について解くと 。分子・分母にそれぞれの単位を入れると = = 。
問3強度(エネルギー流束) = 届く仕事率 ÷ 受ける面積 です。「強度(エネルギー流束)」[]、「受ける面積」[] のとき、「届く仕事率」の単位はどれ?
答えと解説
正解:D
言葉の式を「届く仕事率」について解き直すと「届く仕事率 = 強度(エネルギー流束) × 受ける面積」。単位を入れると = 。