木箱が、水平と 30° をなすロープで水平な床の上を 17 m 引かれる。ロープの張力は 40 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 = 40 Nd = 17 mθ = 30°
W = J
2.やさしい
質量 5 kg のボールを高さ 47 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。
m = 5 kgh = 47 mg = 9.81 m/s²
Ek = J
3.ふつう
ブロックが水平と 35° をなす斜面を静止状態からすべり下りる。動摩擦係数は 0.25 である。斜面に沿って 14 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 35°μ = 0.25d = 14 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
4.ふつう
質量 10 kg のブロックが水平と 40° をなす斜面を 20 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 Wf を求めよ。
m = 10 kgθ = 40°μ = 0.2d = 20 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
5.むずかしい
質量 0.5 kg のブロックを、なめらかなスロープ上の高さ 1 m から静かに放す。下で長さ 4.5 m の粗い水平区間(μ = 0.1)を通り、その後なめらかな面でばね(k = 500 N/m)に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。
m = 0.5 kgh = 1 mL = 4.5 mμ = 0.1k = 500 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
6.むずかしい
質量 0.5 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 = 0.25)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 = 0.5 kgh = 5 mL = 1 mμ = 0.25k = 800 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
解答
- 1. W = 588.9 J
- 2. Ek = 2305 J
- 3. v = 10.06 m/s
- 4. Wf = 300.6 J
- 5. x = 10.39 cm
- 6. x = 24.13 cm
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