木箱が、水平と 15° をなすロープで水平な床の上を 12 m 引かれる。ロープの張力は 130 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 = 130 Nd = 12 mθ = 15°
W = J
2.やさしい
質量 5 kg のボールを高さ 4 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 = 4 mg = 9.81 m/s²
Ek = J
3.ふつう
質量 1200 kg の自動車が 2° の坂を一定の 54 km/h で上る。空気抵抗と転がり抵抗の合計は 300 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。
m = 1200 kgθ = 2°Fr = 300 Nv = 54 km/hg = 9.81 m/s²
P = kW
4.ふつう
ブロックが水平と 20° 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 8 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 20°μ = 0.1d = 8 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
5.むずかしい
質量 2.5 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 2 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 = 4000 N/m)に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。
m = 2.5 kgh = 3.5 mL = 2 mμ = 0.1k = 4000 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
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 3 m から静かに放す。下で長さ 5 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 = 4000 N/m)に当たる。 ばねの最大縮み x を求めよ。
m = 1 kgh = 3 mL = 5 mμ = 0.3k = 4000 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
解答
- 1. W = 1507 J
- 2. Ek = 196.2 J
- 3. P = 10.66 kW
- 4. v = 6.24 m/s
- 5. x = 20.12 cm
- 6. x = 8.578 cm
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