質量 1 kg のボールを高さ 33 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。
解答つき仕事とエネルギーワークシート
1.やさしい
m = 1 kgh = 33 mg = 9.81 m/s²
Ek = J
2.やさしい
質量 0.5 kg のボールを高さ 4 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。
m = 0.5 kgh = 4 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
3.ふつう
ブロックが水平と 15° 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 9 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 15°μ = 0.1d = 9 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
4.ふつう
質量 5 kg のブロックが水平と 20° をなす斜面を 14 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.25 である。摩擦に逆らってした仕事 Wf を求めよ。
m = 5 kgθ = 20°μ = 0.25d = 14 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
5.むずかしい
質量 10 kg のブロックを、なめらかなスロープ上の高さ 4.5 m から静かに放す。下で長さ 4.5 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 = 500 N/m)に当たる。 ブロックがばねに達したときの速さ v を求めよ。
m = 10 kgh = 4.5 mL = 4.5 mμ = 0.3k = 500 N/mg = 9.81 m/s²
v = m/s
6.むずかしい
質量 10 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 3.5 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 = 1500 N/m)に当たる。 ブロックがばねに達したときの速さ v を求めよ。
m = 10 kgh = 3.5 mL = 3.5 mμ = 0.3k = 1500 N/mg = 9.81 m/s²
v = m/s
解答
- 1. Ek = 323.7 J
- 2. v = 8.859 m/s
- 3. v = 5.352 m/s
- 4. Wf = 161.3 J
- 5. v = 7.861 m/s
- 6. v = 6.933 m/s
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