理科
中学生

(I)計算の仕方を教えてください。
(2)仕事の原理によって仕事の大きさは変わらないとならったのですが何故実験2の方が大きいとなるんでしょうか?

ゴ 道具を用いたときの仕事の大きさについて調べるたゅに. た。 表は, 実験結果です。 あとの問いに答えなさい。 た の重さは無視できるものとします。また., 次の実験 1 2を行いまし だし, 動浴車と系の摩擦や, 糸はのび縮みしないものとしまず。 15点x 2(30点) |珍 実験1 図1のように, ばねばかりに糸と おもりをとりつけ, 静止させた。ゆっく りばねばかりを真上に引いておもりを 10cm上昇させ, そのときのばねばかり の示す値を調べた。 実験2 実験 1 で用いたおもりと, 重さの ある動消車. ばねばかりを用いて. 図2 のような装置を組み, おもりを静止させ - た。ゆっくりばねばかりを真上に引いて おもりを10cm上昇させ, そのときのば ねばかりの示す値を調べた。 ばねばかりの 7 4 ) 実験2 で用いた動拉和計は ら く重力の大きさは何Nですか。 0.99ル プル ) ) 実験1と実験2 を比べたとき, ばねばかりが糸を引く力のした仕事について・ 仕事 の大きさの関係を述べた文として適切なものを, 次から選びなさい ア 実験1のほうが大きい。 イ 実験2のほうが大きい。 の の ウ 和 実験 1 と実験 2 は等し / (ゅ)

回答

単純な話として、動滑車に重さがあるかないかで問題の質が変わる

動滑車に重さがない場合、仕事の原理や重りの重さだけに注目して問題を処理していけば良い

しかし、今回のような動滑車に重さがある場合、処理がやや複雑になる

(1)
計算手順は次の通り
0.94×2-1.6=0.28

(2)
動滑車の重さのぶん、仕事は増える
仕事の原理は全体の重さが変わらない(ヒモや動滑車の重さや摩擦等、いろいろな要素全てがない)場合にのみ適用される
いわゆる「想像上の状態」という特殊な状態においてのみ、仕事の原理は成り立つことを知っておこう

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実験1から、おもりに働く重力の大きさは1.60Nである事が分かります。

実験2では、力が2等分されるのでバネばかりが示す値は実際の重力の大きさの半分です。

(1)したがって実験1の結果も踏まえて動滑車の実際の重力の大きさをx[N]とすると
(1.60+x)÷2=0.94

これ解いて
x=0.28Nです

(2)動滑車を用いている事から、仕事の原理より
実験2では1.88Nの力で0.1m引き上げている事になります。

したがって実験1より実験2の方が仕事の大きさは大きいです。

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