解答つき仕事とエネルギーワークシート

質量 5 kg のボールを高さ 35 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運動エネルギー E_k を求めよ。

巻上げ機が質量 80 kg の荷物を一定の速さで 10 s かけて 3 m の高さまで持ち上げる。荷物に供給する平均動力 P を W で求めよ。

質量 2 kg のブロックが水平と 35° をなす斜面を 18 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.1 である。摩擦に逆らってした仕事 W_f を求めよ。

質量 1 kg の小球が長さ 3 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。小球が最下点を通過するときの糸の張力 T を求めよ。

35° の斜面の下端にあるばね定数 500 N/m のばねを、質量 0.5 kg のブロックに押し当てて 15 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 10 kg のブロックを、なめらかなスロープ上の高さ 2.5 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 = 500 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。