解答つき仕事とエネルギーワークシート

小球が長さ 0.5 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。

質量 4 kg のボールを高さ 2 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 1500 kg の自動車が 5° の坂を一定の 90 km/h で上る。空気抵抗と転がり抵抗の合計は 600 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。

質量 2.5 kg のブロックが水平と 20° をなす斜面を 6 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.2 である。摩擦に逆らってした仕事 W_f を求めよ。

15° の斜面の下端にあるばね定数 5000 N/m のばねを、質量 5 kg のブロックに押し当てて 12 cm 縮めてから放す。ブロックと斜面の間の動摩擦係数は 0.1 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 5 kg のブロックを、なめらかなスロープ上の高さ 5 m から静かに放す。下で長さ 1 m の粗い水平区間（μ = 0.15）を通り、その後なめらかな面でばね（k = 1500 N/m）に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。