小球が長さ 0.8 m の軽い糸につり下げられている。糸が鉛直と 35° をなすまで横に引き、静かに放す。空気抵抗を無視して、最下点での速さ v 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
L = 0.8 mθ = 35°g = 9.81 m/s²
v = m/s
2.やさしい
巻上げ機が質量 500 kg の荷物を一定の速さで 8 s かけて 10 m の高さまで持ち上げる。荷物に供給する平均動力 P を kW で求めよ。
m = 500 kgh = 10 mt = 8 sg = 9.81 m/s²
P = kW
3.ふつう
質量 0.5 kg の小球が長さ 0.8 m の軽い糸につり下げられている。糸が鉛直と 45° をなすまで横に引き、静かに放す。小球が最下点を通過するときの糸の張力 T を求めよ。
m = 0.5 kgL = 0.8 mθ = 45°g = 9.81 m/s²
T = N
4.ふつう
ブロックが水平と 15° 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 12 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 15°μ = 0.15d = 12 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
5.むずかしい
質量 10 kg のブロックを、なめらかなスロープ上の高さ 2 m から静かに放す。下で長さ 1.5 m の粗い水平区間(μ = 0.1)を通り、その後なめらかな面でばね(k = 500 N/m)に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。
m = 10 kgh = 2 mL = 1.5 mμ = 0.1k = 500 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
6.むずかしい
質量 2.5 kg のブロックを、なめらかなスロープ上の高さ 1.5 m から静かに放す。下で長さ 4.5 m の粗い水平区間(μ = 0.15)を通り、その後なめらかな面でばね(k = 1500 N/m)に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。
m = 2.5 kgh = 1.5 mL = 4.5 mμ = 0.15k = 1500 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
解答
- 1. v = 1.685 m/s
- 2. P = 6.131 kW
- 3. T = 7.778 N
- 4. v = 5.179 m/s
- 5. x = 85.2 cm
- 6. x = 16.42 cm
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