木箱が、水平と 20° をなすロープで水平な床の上を 18 m 引かれる。ロープの張力は 60 N である。ロープが木箱にした仕事 W を求めよ。
解答つき仕事とエネルギーワークシート
1.やさしい
F = 60 Nd = 18 mθ = 20°
W = J
2.やさしい
質量 1 kg のボールを高さ 41 m から静かに落とす。空気抵抗は無視する。 地面に当たる直前の速さ v を求めよ。
m = 1 kgh = 41 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
3.ふつう
ブロックが水平と 40° をなす斜面を静止状態からすべり下りる。動摩擦係数は 0.15 である。斜面に沿って 9 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 40°μ = 0.15d = 9 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
4.ふつう
質量 1 kg のブロックが水平と 30° をなす斜面を 5 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.4 である。摩擦に逆らってした仕事 Wf を求めよ。
m = 1 kgθ = 30°μ = 0.4d = 5 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
5.むずかしい
質量 2 kg のブロックを、なめらかなスロープ上の高さ 4 m から静かに放す。下で長さ 1 m の粗い水平区間(μ = 0.3)を通り、その後なめらかな面でばね(k = 800 N/m)に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。
m = 2 kgh = 4 mL = 1 mμ = 0.3k = 800 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
6.むずかしい
質量 0.5 kg のブロックを、なめらかなスロープ上の高さ 4.5 m から静かに放す。下で長さ 2.5 m の粗い水平区間(μ = 0.25)を通り、その後なめらかな面でばね(k = 2500 N/m)に当たる。 ブロックがばねに達したときの速さ v を求めよ。
m = 0.5 kgh = 4.5 mL = 2.5 mμ = 0.25k = 2500 N/mg = 9.81 m/s²
v = m/s
解答
- 1. W = 1015 J
- 2. v = 28.36 m/s
- 3. v = 9.655 m/s
- 4. Wf = 16.99 J
- 5. x = 42.6 cm
- 6. v = 8.719 m/s
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