解答つき仕事とエネルギーワークシート

小球が長さ 1 m の軽い糸につり下げられている。糸が鉛直と 40° 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。

質量 1 kg のボールを高さ 49 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。

ブロックが水平と 35° をなす斜面を静止状態からすべり下りる。動摩擦係数は 0.35 である。斜面に沿って 10 m すべった後の速さ v を求めよ。

質量 10 kg のブロックが水平と 30° をなす斜面を 20 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 W_f を求めよ。

30° の斜面の下端にあるばね定数 1000 N/m のばねを、質量 0.5 kg のブロックに押し当てて 20 cm 縮めてから放す。ブロックと斜面の間の動摩擦係数は 0.2 である。ブロックは放した点から斜面をどれだけの距離 d 上がって止まるか。（ばねが押す短い距離は無視し、摩擦と重力は全距離 d にわたって作用するとする。）

質量 4 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 2 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 = 800 N/m）に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。