回答が遅れてすみません。試験が終わってしまってるかも知れませんが、試験のための勉強という意識では、4月から始まる新指導要領(生きる力)=これからの学びに対応できないと思いますので、この回答を一読ださい。
【予習】
小学校:てこの原理
中一:木材加工(くぎ抜き)
エネルギー=支点との距離×力です。
くぎ抜きの場合、
支点と作用点の距離(短い)×かかる力(大)=支点と力点の距離(長い)×かける力(小)
となりますね。
【本題】
○大問1
自転車の場合、
エネルギー(人の脚力は有限)=ペダルの大きい歯車の歯の数多い(中心から歯車の歯までの距離)×一回転に歯車に伝えられる力(小)=後輪の歯車の歯の数(中心から歯車の歯までの距離)×1回転で歯車に伝えられる力(大)
もっと観点にかくと
エネルギー=回転数×伝える力
人が、ペダルを2回転こぐ力を後輪一回転に伝えるのと、ペダルを1回転こぐ力でそのまま後輪一回転に伝えるのであれば、
2回転のこぐ力を後輪1回転に与えた方が力強くなります。
でも、2回こいで1回転しか進まないのは、平地だと中々すすみませんが、坂道では楽に登っていけます。
自動車もエンジンのパワーに限りがありますので、
道の状況や、車の状態によって、早く回転するか、力強く回転するかの条件によって返るために変速機を使っています。
勢いがついたら、車輪は回り続けるので、力(トルク)より、回転数にエネルギーを使います。
最近は、オートマの車が多いので、自動制御で回転の特性と選んでくれています。
だから、この大問1は知らなくても、生活はできますが、知ってて損はないです。
○大問2
これは公式のある計算ですから、教科書かネット検索で式を見て答えてください。
おもしろいのは、
○大問3
中学生の場合、授業で先生が話してないと、答えられないのでは?
答えが複数考えられるので、学校の先生はどういう視点で答えを考えているかわからないと、難しいですね。
そもそも、飛行機と、家電や、中一で作ったであろう本棚とのそもそもの違い。
共通点:丈夫であること
飛行機にさらに求められるもの:軽さとバランス
丈夫に作ると重くなる。
自動車や机や床に置いて良い物は、多少バランスが悪くても倒れないが、
飛行機と船は、浮いている物だからバランスが大切。
家電は、漏電してもアースで感電逃がせるし、家のブレーカーが切れる。
飛行機は、漏電や配線が切れると飛行に影響が出る。
壊れても止まれば良い家電と壊れてはいけない飛行機という感じでしょうか?
○大問4
トイレは、早く用をたさないともれるので、早くつく白熱球。長時間付けないから、電気代は無視。
とはいえ、
本当は全てLEDでOKですよ。
LEDは、電気代かからないし、長寿命だから、だいたいすぐつく。弱点は値段だけど、十分安くなっている。
お店では、高くても、電気代安いからもととれるので、好んで使いますね。
この問題は、ナンセンス。
授業のための問題で、生活にあまり役立たないよ。
蛍光灯は寒い時、つきにくいけど、白熱球とLEDの点灯の速さの違いがわかる人いるのかな?
てな感じでお許し下さい。
本日夕方、よく似たQ&Aをかいたので、
参考にはっておきます。
https://www.clearnotebooks.com/ja/questions/1128982