質量 5 kg のボールを高さ 35 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。
解答つき仕事とエネルギーワークシート
1.やさしい
m = 5 kgh = 35 mg = 9.81 m/s²
Ek = J
2.やさしい
質量 5 kg のボールを高さ 5 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 = 5 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
3.ふつう
おもちゃの発射装置に、ばね定数 500 N/m の鉛直なばねがある。質量 0.1 kg のボールをその上に置き、ばねを 8 cm 縮めてから放す。空気抵抗とばねの質量を無視して、ばねを縮めたときの位置から測ったボールの上昇高さ h を求めよ。
m = 0.1 kgk = 500 N/mx = 8 cmg = 9.81 m/s²
h = m
4.ふつう
おもちゃの発射装置に、ばね定数 500 N/m の鉛直なばねがある。質量 0.1 kg のボールをその上に置き、ばねを 4 cm 縮めてから放す。空気抵抗とばねの質量を無視して、ばねを縮めたときの位置から測ったボールの上昇高さ h を求めよ。
m = 0.1 kgk = 500 N/mx = 4 cmg = 9.81 m/s²
h = m
5.むずかしい
質量 2 kg のブロックが 20° の斜面の下端で静止しており、斜面に平行な一定の力 20 N で斜面を引き上げられる。動摩擦係数は 0.1 である。ブロックが斜面を 8 m 上がった後の速さ v を求めよ。
m = 2 kgF = 20 Nθ = 20°μ = 0.1d = 8 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
6.むずかしい
質量 5 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 5 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 1.5 m 下がった後のブロックの速さ v を求めよ。
m1 = 5 kgm2 = 5 kgμ = 0.1d = 1.5 mg = 9.81 m/s²
v = m/s
解答
- 1. Ek = 1717 J
- 2. v = 9.905 m/s
- 3. h = 1.631 m
- 4. h = 0.4077 m
- 5. v = 9.569 m/s
- 6. v = 3.639 m/s
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