質量 1 kg のボールを高さ 23 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。
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 = 23 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
2.やさしい
木箱が、水平と 50° をなすロープで水平な床の上を 13 m 引かれる。ロープの張力は 160 N である。ロープが木箱にした仕事 W を求めよ。
F = 160 Nd = 13 mθ = 50°
W = J
3.ふつう
ブロックが水平と 40° をなす斜面を静止状態からすべり下りる。動摩擦係数は 0.35 である。斜面に沿って 16 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 40°μ = 0.35d = 16 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
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 18 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 25°μ = 0.2d = 18 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
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 3 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 = 800 N/m)に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。
m = 10 kgh = 3 mL = 4.5 mμ = 0.3k = 800 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
6.むずかしい
質量 5 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 55 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 2 m 上がった後の速さ v を求めよ。
m = 5 kgF = 55 Nθ = 25°μ = 0.15d = 2 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
解答
- 1. v = 21.24 m/s
- 2. W = 1337 J
- 3. v = 10.85 m/s
- 4. v = 9.232 m/s
- 5. x = 63.61 cm
- 6. v = 4.699 m/s
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