物理
高校生
解決済み
(3)(4)はどういうことですか?
式の工程をを教えて下さい。
お願いします🙏
第Ⅲ章
熱力学
の何悟か。
I夏は、13.60g/cmである。 60℃での水銀の密度は, 何g/cmにな
るか。
た。
279.失われた力学的エネルギー■ 図のように,水平とのな
す角が45° の粗い斜面上に,質量 m[kg]の物体を静かに置く
と、物体は斜面をすべり始めた。物体と面との間の動摩擦係
数をμ', 重力加速度の大きさをg [m/s°]とする。
0 (1) 物体にはたらく重力,垂直抗力はそれぞれ何Nか。
「(2) 物体が斜面を距離 s[m]すべる間に,重力, 動摩擦力,
垂直抗力がした仕事はそれぞれ何Jか。
(3) 斜面を距離s[m]すべったとき,物体の速さは何m/sか。
下(4) 斜面を距離 s(m]すべる間に,摩擦によって発生した熱量がすべて物体に与えられ
たとする。物体の比熱を c[J/(g·K)]とすると, この間における物体の温度上昇は何
こする
m [kg]
と割
s[m]
45%
S
(名城大 改)
Kか。
(思考)
280.熱機関と熱効率■ 水蒸気を用いた熱機関(蒸気機関)がある。 この蒸気機関では、
仕事をしたあとの100℃の水蒸気が放出されると,外部へ捨てられることなく, 冷却器
禁力学
Loは0℃.
での長さを表す。
my Sin45 =-
2
[Nである。
mg
45
したがって、重力がする仕事 W,は、
2
W=
○各力がする仕事は
W=Fsの公式から求め
る。力の向きと物体の移
動の向きが逆の場合, 仕
事は負になる。
別解)(1)(2) 直角三
角形の辺の長さの比を利
用すると、重力の各方向
の成分 W.. W,は。
mg: W,:W,=2:1:1
mgs
2
動摩擦力F'は, F'=μ'N=μ¥2mg
2
[N) となる。 動摩擦力がする
仕事 W。は、力と運動の向きが逆向きなので, Ws=-
2μ'mgs
2
第
垂直抗力は、物体に常に垂直にはたらくので仕事をしない。 0J
(3) 運動エネルギーの変化は, 物体がされた仕事に等しい。 s[m]をす
べる間に、物体は重力と動摩擦力から仕事をされ, その仕事の和は
W,+ W.[J]である。物体の速さを»[m/s]とすると,
V2 mgs_V2μ' mgs
(Zmg
W.=W,=
mg
V2
m=2mgs (1-μ)
2
1
-mvー0=
-mv=
2
2
ひ=2 gs(1-μ') [m/s)
(4) 温度上昇を 4T[K]とする。比熱の単位がJ/(g-K)なので, 物体の
質量をgの単位で表すと, m×10°[g] となる。 動摩擦力によって失わ
れた力学的エネルギーが熱になるので,
V2μ'mgs _(m×10°)×c×4T
=200.0cm,
82×10/K.
W。
2
W.
mg 459
℃を代入してい
つ動摩擦力がした仕事
W,の大きさが、発生し
た熱量に相当する。
Q=mcdTの式を用い
ている。
2μ'gs _(K)
AT=2×10°×C
2
280.熱機関と熱効率
10%
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