質量 4 kg のボールを高さ 27 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。
解答つき仕事とエネルギーワークシート
1.やさしい
m = 4 kgh = 27 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
2.やさしい
質量 5 kg のボールを高さ 38 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 = 5 kgh = 38 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
3.ふつう
ブロックが水平と 45° をなす斜面を静止状態からすべり下りる。動摩擦係数は 0.3 である。斜面に沿って 17 m すべった後の速さ v を求めよ。
θ = 45°μ = 0.3d = 17 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
4.ふつう
質量 0.5 kg のブロックが水平と 40° をなす斜面を 14 m すべり下りる。動摩擦係数は 0.4 である。摩擦に逆らってした仕事 Wf を求めよ。
m = 0.5 kgθ = 40°μ = 0.4d = 14 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 4 m から静かに放す。下で長さ 2.5 m の粗い水平区間(μ = 0.2)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 = 0.5 kgh = 4 mL = 2.5 mμ = 0.2k = 4000 N/mg = 9.81 m/s²
x = cm
6.むずかしい
質量 2 kg のブロックがあらい水平な机の上にある(μ = 0.1)。軽い糸がそこから机の端のなめらかな滑車を通って、つり下げられた質量 6 kg のブロックにつながっている。系を静かに放す。つり下げられたブロックが 3 m 下がった後のブロックの速さ v を求めよ。
m1 = 2 kgm2 = 6 kgμ = 0.1d = 3 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
解答
- 1. v = 23.02 m/s
- 2. v = 27.3 m/s
- 3. v = 12.85 m/s
- 4. Wf = 21.04 J
- 5. x = 9.265 cm
- 6. v = 6.532 m/s
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