質量 0.5 kg のブロックがなめらかな水平面上を 5 m/s ですべり、ばね定数 1000 N/m のばねに当たる。ばねの最大縮み x を cm で求めよ。
解答つき仕事とエネルギーワークシート
1.やさしい
m = 0.5 kgv = 5 m/sk = 1000 N/m
x = cm
2.やさしい
小球が長さ 1.2 m の軽い糸につり下げられている。糸が鉛直と 60° 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。
L = 1.2 mθ = 60°g = 9.81 m/s²
v = m/s
3.ふつう
質量 2 kg の小球が長さ 0.5 m の軽い糸につり下げられている。糸が鉛直と 70° 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 = 2 kgL = 0.5 mθ = 70°g = 9.81 m/s²
T = N
4.ふつう
ブロックが水平と 30° をなす斜面を静止状態からすべり下りる。動摩擦係数は 0.4 である。斜面に沿って 20 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 30°μ = 0.4d = 20 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
5.むずかしい
質量 4 kg のブロックがあらい水平な机の上にある(μ = 0.2)。軽い糸がそこから机の端のなめらかな滑車を通って、つり下げられた質量 1 kg のブロックにつながっている。系を静かに放す。つり下げられたブロックが 2 m 下がった後のブロックの速さ v を求めよ。
m1 = 4 kgm2 = 1 kgμ = 0.2d = 2 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
6.むずかしい
質量 1 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 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 = 1500 N/m)に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。
m = 1 kgh = 1.5 mL = 1.5 mμ = 0.1k = 1500 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
解答
- 1. x = 11.18 cm
- 2. v = 3.431 m/s
- 3. T = 45.44 N
- 4. v = 7.763 m/s
- 5. v = 1.253 m/s
- 6. x = 13.29 cm
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