解答つき仕事とエネルギーワークシート

質量 10 kg のボールを高さ 42 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 E_k を求めよ。

質量 2 kg のボールを高さ 3 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。

おもちゃの発射装置に、ばね定数 1500 N/m の鉛直なばねがある。質量 0.2 kg のボールをその上に置き、ばねを 10 cm 縮めてから放す。空気抵抗とばねの質量を無視して、ばねを縮めたときの位置から測ったボールの上昇高さ h を求めよ。

質量 2000 kg の自動車が 5° の坂を一定の 54 km/h で上る。空気抵抗と転がり抵抗の合計は 750 N である。車輪が出さなければならない動力 P を kW で求めよ。

25° の斜面の下端にあるばね定数 800 N/m のばねを、質量 1 kg のブロックに押し当てて 20 cm 縮めてから放す。ブロックと斜面の間の動摩擦係数は 0.15 である。ブロックは放した点から斜面をどれだけの距離 d 上がって止まるか。（ばねが押す短い距離は無視し、摩擦と重力は全距離 d にわたって作用するとする。）

質量 3 kg のブロックがあらい水平な机の上にある（μ = 0.1）。軽い糸がそこから机の端のなめらかな滑車を通って、つり下げられた質量 1 kg のブロックにつながっている。系を静かに放す。つり下げられたブロックが 1.5 m 下がった後のブロックの速さ v を求めよ。