仕事 (物理学)と非大気依存推進

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仕事 (物理学)と非大気依存推進の違い

仕事 (物理学) vs. 非大気依存推進

物理学における仕事（しごと、work）とは、物体に加わる力と、物体の変位の内積によって定義される物理量である。エネルギーを定義する物理量であり、物理学における種々の原理・法則に関わっている。 物体に複数の力がかかる場合には、それぞれの力についての仕事を考えることができる。ある物体 A が別の物体 B から力を及ぼされながら物体 A が移動した場合には「物体 A が物体 B から仕事をされた」、または「物体 B が物体 A に仕事をした」のように表現する。ただし、仕事には移動方向の力の成分のみが影響するため、力が物体の移動方向と直交している場合には仕事はゼロであり、「物体 B は物体 A に仕事をしない」のように表現をする。力が移動方向とは逆側に向いている場合は仕事は負になる。これらの事柄は変位と力のベクトルの内積として仕事が定義されることで数学的に表現される。すなわち仕事は正負の符号をとるスカラー量である。 仕事が行われるときはエネルギーの増減が生じる。仕事は正負の符号をとるスカラー量であり、正負の符号は混乱を招きやすいが、物体が正の仕事をした場合は物体のエネルギーが減り、負の仕事をした場合には物体のエネルギーが増える。仕事の他のエネルギーの移動の形態として熱があり、熱力学においては仕事を通じて内部エネルギーなどの熱力学関数が定義され、エネルギー保存則が成り立つように熱が定義される。 作用・反作用の法則により力は相互的であるが、仕事は相互的ではない。物体 B が物体 A に力を及ぼしているとき、物体 B は物体 A から逆向きで同じ大きさの力を及ぼされている。しかし物体 B が物体 A に仕事をするときに、物体 B は物体 A から逆符号の仕事をされているとは限らない。例えば、物体が床などの固定された剛な面の上を移動するとき、床と物体との間の摩擦抗力により、床は物体に仕事をするが、床は移動しないため、物体は床に仕事をしない。. 非大気依存推進（ひたいきいそんすいしん、Air-Independent Propulsion, AIP）は、内燃機関（ディーゼル機関）の作動に必要な大気中の酸素を取り込むために浮上もしくはシュノーケル航走をせずに潜水艦を潜航させることを可能にする技術の総称。ただし、通常は原子力潜水艦で利用される核動力を含まず、非核動力艦のディーゼル・エレクトリック機関を補助・補完する技術を指す。.

ピストン

ピストン(Piston)とは、機械部品の一種。中空の円筒形の部品の内側にはまりこむ円筒形のものの一般的な名称。ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関や、蒸気機関やスターリングエンジンなどの外燃機関に使われるほか、注射器の内筒や管楽器の音程を決めるバルブ部分にも使われているほか、身近な利用例に水洗便器用洗浄弁であるフラッシュバルブのピストンバルブがある。 以下、本稿ではレシプロエンジンのピストンについて述べる。.

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シリンダー

リンダー (Cylinder) とは、英語で「円筒」を意味する単語である。 “シリンダー”と呼称されるものにはいくつかの種類があるが、本項では主にレシプロエンジンの構成部品の一つについて既述する。.

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蒸気機関

蒸気機関（じょうききかん）は、ボイラで発生した蒸気のもつ熱エネルギーを機械的仕事に変換する熱機関の一部であり、ボイラ等と組み合わせて一つの熱機関となる。作業物質である水を外部より加熱する外燃機関に分類される。 蒸気機関には、蒸気をシリンダに導き、ピストンを往復運動させる往復動型のものと、蒸気で羽根車をまわすタービン型のものとが存在する。本稿では主として往復動型のものを説明する。タービン型のものについては蒸気タービンを参照のこと。.

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電動機

様々な電動機。006P型電池との比較。 電動機（でんどうき、Electric motor）とは、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換する電力機器、原動機の総称。モーター、電気モーターとも呼ばれる「モーター」というカタカナ表記に関して、電気学会に於いては「モータ」という表記方を定めている他、電動機メーカーによっては「モーター」のドイツ語表記“Motor”の20世紀前半までドイツ語発音の模範とされた「舞台発音」に基づいた発音方に倣って「モートル」（或いは「モトール」）という表記方を用いているところが見られる《日本電産Webサイト内『』ページ後半に掲載されているコラム『モーターの語源』より；なお「モートル」という表記は、現在、少なくとも日立系列の日立産機システムと東芝系列の東芝産業機器システムに於いて、主にブランド名の中で用いられている》。 一般に、磁場（磁界）と電流の相互作用（ローレンツ力）による力を利用して回転運動を出力するものが多いが、直線運動を得るリニアモーターや磁場を用いず超音波振動を利用する超音波モータなども実用化されている。静電気力を利用した静電モーターも古くから知られている。 なお、本来、「モータ(ー)」("motor")という言葉は「動力」を意味し、特に電動機に限定した用語ではない。それゆえ、何らかの動力の役割を果たす装置は、モーターと形容されることもよくある（ロケットモーターなど）。 以下では、電磁力により回転力を生み出す一般的な電動機を中心に説明し、それ以外のリニアモーターや超音波モータは末尾で簡単に説明する。.

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