木箱が、水平と 50° をなすロープで水平な床の上を 3 m 引かれる。ロープの張力は 140 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 = 140 Nd = 3 mθ = 50°
W = J
2.やさしい
質量 2.5 kg のボールを高さ 38 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 Ek を求めよ。
m = 2.5 kgh = 38 mg = 9.81 m/s²
Ek = J
3.ふつう
質量 5 kg のブロックが水平と 35° をなす斜面を 19 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.2 である。摩擦に逆らってした仕事 Wf を求めよ。
m = 5 kgθ = 35°μ = 0.2d = 19 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
4.ふつう
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 0.1 である。斜面に沿って 10 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 35°μ = 0.1d = 10 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
5.むずかしい
質量 8 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 130 N で斜面を引き上げられる。動摩擦係数は 0.3 である。ブロックが斜面を 2 m 上がった後の速さ v を求めよ。
m = 8 kgF = 130 Nθ = 35°μ = 0.3d = 2 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
6.むずかしい
質量 0.5 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 3.5 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 = 1000 N/m)に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。
m = 0.5 kgh = 2.5 mL = 3.5 mμ = 0.2k = 1000 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
解答
- 1. W = 270 J
- 2. Ek = 932 J
- 3. Wf = 152.7 J
- 4. v = 9.822 m/s
- 5. v = 5.731 m/s
- 6. x = 13.29 cm
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