質量 1 kg のボールを高さ 36 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 Ek 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 = 36 mg = 9.81 m/s²
Ek = J
2.やさしい
質量 4 kg のボールを高さ 9 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。
m = 4 kgh = 9 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
3.ふつう
質量 5 kg のブロックが水平と 45° をなす斜面を 13 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.35 である。摩擦に逆らってした仕事 Wf を求めよ。
m = 5 kgθ = 45°μ = 0.35d = 13 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
4.ふつう
質量 1 kg のブロックが水平と 45° をなす斜面を 5 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.1 である。摩擦に逆らってした仕事 Wf を求めよ。
m = 1 kgθ = 45°μ = 0.1d = 5 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
5.むずかしい
25° の斜面の下端にあるばね定数 5000 N/m のばねを、質量 2 kg のブロックに押し当てて 10 cm 縮めてから放す。ブロックと斜面の間の動摩擦係数は 0.2 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。)
m = 2 kgk = 5000 N/mx = 10 cmθ = 25°μ = 0.2g = 9.81 m/s²
d = m
6.むずかしい
30° の斜面の下端にあるばね定数 3000 N/m のばねを、質量 2 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 0.25 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。)
m = 2 kgk = 3000 N/mx = 20 cmθ = 30°μ = 0.25g = 9.81 m/s²
d = m
解答
- 1. Ek = 353.2 J
- 2. v = 13.29 m/s
- 3. Wf = 157.8 J
- 4. Wf = 3.468 J
- 5. d = 2.11 m
- 6. d = 4.268 m
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