木箱が、水平と 20° 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 110 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 = 110 Nd = 2 mθ = 20°
W = J
2.やさしい
木箱が、水平と 25° をなすロープで水平な床の上を 3 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。
F = 60 Nd = 3 mθ = 25°
W = J
3.ふつう
水平な道路を 40 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 0.7 である。停止距離 d を求めよ。
v = 40 km/hμ = 0.7g = 9.81 m/s²
d = m
4.ふつう
ブロックが水平と 25° 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 8 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 25°μ = 0.2d = 8 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
5.むずかしい
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 4.5 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 = 800 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 = 5 kgh = 3.5 mL = 4.5 mμ = 0.1k = 800 N/mg = 9.81 m/s²
v = m/s
6.むずかしい
質量 10 kg のブロックが 25° の斜面の下端で静止しており、斜面に平行な一定の力 90 N で斜面を引き上げられる。動摩擦係数は 0.25 である。ブロックが斜面を 7 m 上がった後の速さ v を求めよ。
m = 10 kgF = 90 Nθ = 25°μ = 0.25d = 7 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
解答
- 1. W = 206.7 J
- 2. W = 163.1 J
- 3. d = 8.989 m
- 4. v = 6.155 m/s
- 5. v = 7.736 m/s
- 6. v = 6.07 m/s
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