質量 5 kg のブロックがなめらかな水平面上を 1.5 m/s ですべり、ばね定数 2000 N/m のばねに当たる。ばねの最大縮み x を cm で求めよ。
解答つき仕事とエネルギーワークシート
1.やさしい
m = 5 kgv = 1.5 m/sk = 2000 N/m
x = cm
2.やさしい
小球が長さ 0.8 m の軽い糸につり下げられている。糸が鉛直と 20° 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。
L = 0.8 mθ = 20°g = 9.81 m/s²
v = m/s
3.ふつう
質量 1 kg のブロックが水平と 30° をなす斜面を 4 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.4 である。摩擦に逆らってした仕事 Wf を求めよ。
m = 1 kgθ = 30°μ = 0.4d = 4 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
4.ふつう
質量 0.5 kg のブロックが水平と 30° をなす斜面を 6 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.4 である。摩擦に逆らってした仕事 Wf を求めよ。
m = 0.5 kgθ = 30°μ = 0.4d = 6 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
5.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 2.5 m から静かに放す。下で長さ 3 m の粗い水平区間(μ = 0.1)を通り、その後なめらかな面でばね(k = 4000 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 = 1 kgh = 2.5 mL = 3 mμ = 0.1k = 4000 N/mg = 9.81 m/s²
v = m/s
6.むずかしい
質量 2 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 20 N で斜面を引き上げられる。動摩擦係数は 0.1 である。ブロックが斜面を 6 m 上がった後の速さ v を求めよ。
m = 2 kgF = 20 Nθ = 35°μ = 0.1d = 6 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
解答
- 1. x = 7.5 cm
- 2. v = 0.9729 m/s
- 3. Wf = 13.59 J
- 4. Wf = 10.19 J
- 5. v = 6.57 m/s
- 6. v = 6.545 m/s
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