木箱が、水平と 60° をなすロープで水平な床の上を 19 m 引かれる。ロープの張力は 50 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 = 50 Nd = 19 mθ = 60°
W = J
2.やさしい
小球が長さ 1.2 m の軽い糸につり下げられている。糸が鉛直と 90° 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 = 1.2 mθ = 90°g = 9.81 m/s²
v = m/s
3.ふつう
質量 0.5 kg の小球が長さ 2 m の軽い糸につり下げられている。糸が鉛直と 30° をなすまで横に引き、静かに放す。小球が最下点を通過するときの糸の張力 T を求めよ。
m = 0.5 kgL = 2 mθ = 30°g = 9.81 m/s²
T = N
4.ふつう
ブロックが水平と 30° 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 17 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 30°μ = 0.1d = 17 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
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 3 m から静かに放す。下で長さ 1.5 m の粗い水平区間(μ = 0.2)を通り、その後なめらかな面でばね(k = 2000 N/m)に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。
m = 1 kgh = 3 mL = 1.5 mμ = 0.2k = 2000 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
6.むずかしい
質量 2 kg の台車が、半径 4 m の鉛直な円形ループにつながるなめらかな軌道上の高さ 14 m から静かに放される。 ループの最高点で軌道が台車に及ぼす垂直抗力 N を求めよ。
m = 2 kgh = 14 mR = 4 mg = 9.81 m/s²
N = N
解答
- 1. W = 475 J
- 2. v = 4.852 m/s
- 3. T = 6.219 N
- 4. v = 11.74 m/s
- 5. x = 16.27 cm
- 6. N = 39.24 N
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