木箱が、水平と 45° をなすロープで水平な床の上を 11 m 引かれる。ロープの張力は 170 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 = 170 Nd = 11 mθ = 45°
W = J
2.やさしい
質量 4 kg のボールを高さ 34 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 = 4 kgh = 34 mg = 9.81 m/s²
Ek = J
3.ふつう
質量 5 kg のブロックが水平と 45° をなす斜面を 9 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 Wf を求めよ。
m = 5 kgθ = 45°μ = 0.1d = 9 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 0.15 である。斜面に沿って 8 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 35°μ = 0.15d = 8 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
5.むずかしい
質量 8 kg のブロックが 15° の斜面の下端で静止しており、斜面に平行な一定の力 70 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 3 m 上がった後の速さ v を求めよ。
m = 8 kgF = 70 Nθ = 15°μ = 0.3d = 3 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 2 m から静かに放す。下で長さ 1 m の粗い水平区間(μ = 0.25)を通り、その後なめらかな面でばね(k = 5000 N/m)に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。
m = 1 kgh = 2 mL = 1 mμ = 0.25k = 5000 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
解答
- 1. W = 1322 J
- 2. Ek = 1334 J
- 3. Wf = 31.22 J
- 4. v = 8.411 m/s
- 5. v = 4.496 m/s
- 6. x = 8.287 cm
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