木箱が、水平と 45° をなすロープで水平な床の上を 14 m 引かれる。ロープの張力は 30 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 = 30 Nd = 14 mθ = 45°
W = J
2.やさしい
木箱が、水平と 50° 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。
F = 60 Nd = 18 mθ = 50°
W = J
3.ふつう
水平な道路を 90 km/h で走る自動車が急ブレーキをかけ、車輪がロックしたまますべって停止する。タイヤと路面の間の動摩擦係数は 0.6 である。停止距離 d を求めよ。
v = 90 km/hμ = 0.6g = 9.81 m/s²
d = m
4.ふつう
質量 4 kg のブロックが水平と 45° をなす斜面を 11 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.25 である。摩擦に逆らってした仕事 Wf を求めよ。
m = 4 kgθ = 45°μ = 0.25d = 11 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
5.むずかしい
質量 5 kg のブロックを、なめらかなスロープ上の高さ 3 m から静かに放す。下で長さ 4.5 m の粗い水平区間(μ = 0.2)を通り、その後なめらかな面でばね(k = 1500 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 = 5 kgh = 3 mL = 4.5 mμ = 0.2k = 1500 N/mg = 9.81 m/s²
v = m/s
6.むずかしい
質量 2 kg のブロックが 35° の斜面の下端で静止しており、斜面に平行な一定の力 20 N で斜面を引き上げられる。動摩擦係数は 0.25 である。ブロックが斜面を 3 m 上がった後の速さ v を求めよ。
m = 2 kgF = 20 Nθ = 35°μ = 0.25d = 3 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
解答
- 1. W = 297 J
- 2. W = 694.2 J
- 3. d = 53.09 m
- 4. Wf = 76.3 J
- 5. v = 6.419 m/s
- 6. v = 3.766 m/s
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