木箱が、水平と 60° をなすロープで水平な床の上を 3 m 引かれる。ロープの張力は 80 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 = 80 Nd = 3 mθ = 60°
W = J
2.やさしい
木箱が、水平と 30° をなすロープで水平な床の上を 2 m 引かれる。ロープの張力は 70 N である。ロープが木箱にした仕事 W を求めよ。
F = 70 Nd = 2 mθ = 30°
W = J
3.ふつう
質量 2 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 0.15 である。摩擦に逆らってした仕事 Wf を求めよ。
m = 2 kgθ = 45°μ = 0.15d = 13 mg = 9.81 m/s²
Wf = J
4.ふつう
水平な道路を 120 km/h で走る自動車が急ブレーキをかけ、車輪がロックしたまますべって停止する。タイヤと路面の間の動摩擦係数は 0.5 である。停止距離 d を求めよ。
v = 120 km/hμ = 0.5g = 9.81 m/s²
d = m
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 3.5 m から静かに放す。下で長さ 3.5 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 = 5000 N/m)に当たる。 ブロックがばねに達したときの速さ v を求めよ。
m = 1 kgh = 3.5 mL = 3.5 mμ = 0.15k = 5000 N/mg = 9.81 m/s²
v = m/s
6.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 5 m から静かに放す。下で長さ 2 m の粗い水平区間(μ = 0.3)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 = 1 kgh = 5 mL = 2 mμ = 0.3k = 500 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
解答
- 1. W = 120 J
- 2. W = 121.2 J
- 3. Wf = 27.05 J
- 4. d = 113.3 m
- 5. v = 7.64 m/s
- 6. x = 41.55 cm
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