Question

はなん

高2の物理の問題です。
(1)の｢加えた力の仕事｣と、｢重力がした仕事｣って、赤い四角で囲んだ図の矢印だとどの矢印をさしてますか？加えた力の仕事を表してる矢印は、たぶんF0ですよね。重力がした仕事を表してる矢印がどれか全くわからないです。

5. 仕事と力学的エネルギー
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基本例題20 仕事と仕事率
図のように,傾きの角が30°のなめらかな斜面上 0.50m/s
にある質量2.0kg の物体に, 斜面に平行な力を加え,
斜面に沿って一定の速さ0.50m/s で10m引き上
げた。重力加速度の大きさを9.8m/s? とする。
(1) 物体に対して, 加えた力と重力がした仕事はそ
れぞれいくらか。当の禁自 向お小 クいは
(2) 加えた力の仕事率はいくらか。avm8.0 ちち大の奥時t広重 さ
2.0N
10m
2.0 kg
M08
の
30°
解答一定の速さで動くので, 物体が受ける斜面方向
の力はつりあうから,加えた力の大きさ Fo[N]は、
Fo=(2.0×9.8)×sin30°=9.8N 8A1
(1) 加えた力と重力のした仕事をそれぞれ,
W(), Wa[J]とする。
加えた力の向きに 10m移動したので, W=Fxから,
垂直抗力 N
F。
移動の
向き
sin30°1
2
mgsin30%
mgcos30°
30°
130°
重力 mg(2.0×9.8N)
W=9.8×10=98J
重力とは逆向き(鉛直上向き)に10×sin30°=5.0m移動したので, W=-Fxから,
さち高さ am 加えたカ…98 J, 重力…-98J
Wa=-(2.0×9.8)×5.0=-98J
(別解)重力の斜面方向の分力は移動の向きと逆向きに 9.8Nだから, W=-Fxから,
Wa=-9.8×10=-98J
斜面に垂直な方向の分力は仕事をしない
mD.0= Jの
(2) 加えた力の仕事率 P(W]は, P=Fuから, P=9.8×0.50=4.9W
4.9 W

Answer 1

フォグ

重力を斜面に垂直な向き(mgcos30°)と平行な向き(mgsin30°)に分解します。物体は斜面に平行な向きにしか動いていないので、斜面に垂直なmgcos30°は仕事をしていません。なので、重力のした仕事はF0と反対の向きにあるmgsin30°です。