木箱が、水平と 30° をなすロープで水平な床の上を 2 m 引かれる。ロープの張力は 60 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 = 60 Nd = 2 mθ = 30°
W = J
2.やさしい
質量 5 kg のボールを高さ 45 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 = 5 kgh = 45 mg = 9.81 m/s²
Ek = J
3.ふつう
質量 4 kg のブロックが水平と 45° をなす斜面を 20 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.35 である。摩擦に逆らってした仕事 Wf を求めよ。
m = 4 kgθ = 45°μ = 0.35d = 20 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
4.ふつう
質量 4 kg のブロックが水平と 35° をなす斜面を 16 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.3 である。摩擦に逆らってした仕事 Wf を求めよ。
m = 4 kgθ = 35°μ = 0.3d = 16 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
5.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 3.5 m から静かに放す。下で長さ 1 m の粗い水平区間(μ = 0.3)を通り、その後なめらかな面でばね(k = 2000 N/m)に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。
m = 0.5 kgh = 3.5 mL = 1 mμ = 0.3k = 2000 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
6.むずかしい
質量 10 kg のブロックが 20° 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 0.15 である。ブロックが斜面を 10 m 上がった後の速さ v を求めよ。
m = 10 kgF = 70 Nθ = 20°μ = 0.15d = 10 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
解答
- 1. W = 103.9 J
- 2. Ek = 2207 J
- 3. Wf = 194.2 J
- 4. Wf = 154.3 J
- 5. x = 12.53 cm
- 6. v = 6.726 m/s
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