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 70° 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 10 kg のボールを高さ 23 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 20° をなす斜面を静止状態からすべり下りる。動摩擦係数は 0.2 である。斜面に沿って 12 m すべった後の速さ v を求めよ。

水平な道路を 110 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。

35° の斜面の下端にあるばね定数 500 N/m のばねを、質量 2 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 0.1 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 5 kg のブロックを、なめらかなスロープ上の高さ 3.5 m から静かに放す。下で長さ 1.5 m の粗い水平区間（μ = 0.2）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。