物理
高校生
解決済み

書き込みは間違ってると思うので気にしないで下さい💦正解は4番でした!
オが解説読んでも分かりません💦
3枚目の写真が私が思ったことです!

この間に重力による位置エネルギーとばねの弾性力による位置エネルギーの に入れる語の組合せとして最も適 オ ウ 問2 次の文章中の空欄 当なものを,下の0~③のうちから一つ選べ。 2 である。また。 エ で,ばねの弾性力がおもりにした仕事は 和は オ する。 L 天井 ば ね nghe.19 おもりの 図 4 と- ghr 図'3 mgo ウ エ オ 負 負 減少 負 負 増加 の 負 正 減少 負 正 増加 正 負 減少 正 負 増加 の 正 正 減少 正 正 増加 自然の長さ」 Foo 0O
2の 問2 仕事の正負 Po Point! 仕事 フ W:仕事,F:力の大きさ, s: 移動距離 0:カと移動の向きがなす角 力のする仕事を求めるときには.力と移動の向き がなす角に注意する。 W=Fscos0 あ Point! 仕事とエネルギーの関係 仕事とエネルギーの関係は2通りで表現される。 保存力以外のカ(非保存力) が物体にした仕事は, 物体の力学的エネルギーの変化に等しい。 保存力:重力、ばねの弾性力 など 非保存力:摩擦力, 垂直抗力 など すべての力が物体にした仕事は, 物体の運動エネ ルギーの変化に等しい。 図アのように,おもりにはたらく重力の向きは 鉛直下向きで、おもひの移動の向きは錆直上向きなの で,重力がおもりにした仕事は負である。 おもりにはたらくばねの弾性力の向きは鉛直上 向きで,おもりの秘動の向きも船直上向きなので,ば ねの弾性力がおもりにした仕事ぼ正である。 手はおもりに鉛直上向きの力を加えて上向きに 移動させたので,手がした仕事は正である。手の力は 非保存力であり,共保存力が正の仕事をすると力学的 エネルギーは増加する。ここでは、 連動エネルギーの 変化は0なので, 重力による位置エネルギーとばねの 弾性力による位置エネルギーの和は増加したことがわ かる。 期 (映) ウ る エ x オ TII 上mに Tm 00e×長 期畑後木 本 rOKxa mg TO×10, い buA 図 ア x0.1 :0F a0120.1 +al 重力がした仕事 T おもりの質量をm, 鉛直上向きに移動させた距離 をx. 重力加速度の大きさをgとすると, 重力がし た仕事は -mgx と表される。 (第2
)3 図チ 2 チのイ仕事1 mgh+ 60 たと思っていたのですが. 思えませんぐ 増加した!とは
物理基礎

回答

✨ ベストアンサー ✨

エネルギーの話をされているから、エネルギー[J]について考えます。
今回は、図3の状態だったおもりに、手が仕事[J]をした結果、図4の状態になったのですよね?
ということは、
 (図3の状態でおもりが持っているエネルギー)+(手がした仕事)=(図4の状態でおもりが持っているエネルギー)

で、図3から図4になるためには手は正の仕事をします。
ということは、
 (図3の状態でおもりが持っているエネルギー)+(正の仕事)=(図4の状態でおもりが持っているエネルギー)
ということは、図3の状態でおもりが持っているエネルギーと図4の状態でおもりが持っているエネルギー、
どっちが大きいですか?
図4の状態でおもりが持っているエネルギーの方が大きいですよね?
 だって、図3の状態でおもりが持っているエネルギーに正の仕事を足して、
 やっと図4の状態でおもりが持っているエネルギーになるから。

わかりにくければ、とりあえず、数値を当てはめてみる。
正の仕事が+100[J]だとすると、
 (図3の状態でおもりが持っているエネルギー)+(正の仕事)=(図4の状態でおもりが持っているエネルギー)
 (図3の状態でおもりが持っているエネルギー)+(+100)=(図4の状態でおもりが持っているエネルギー)
 (図3の状態でおもりが持っているエネルギー)+100=(図4の状態でおもりが持っているエネルギー)
   (図3の状態でおもりが持っているエネルギー)<(図4の状態でおもりが持っているエネルギー)

仮に、手が負の仕事をしたとすると、図3の状態でおもりが持っているエネルギーの方が大きくなりますよ。
わかりにくければ、とりあえず、数値を当てはめてみる。
負の仕事が-100[J]だとすると、
 (図3の状態でおもりが持っているエネルギー)+(負の仕事)=(図4の状態でおもりが持っているエネルギー)
 (図3の状態でおもりが持っているエネルギー)+(-100)=(図4の状態でおもりが持っているエネルギー)
 (図3の状態でおもりが持っているエネルギー)-100=(図4の状態でおもりが持っているエネルギー)
   (図3の状態でおもりが持っているエネルギー)>(図4の状態でおもりが持っているエネルギー)

分からなければ質問してください

こつぶ

ありがとうございます🙇🏻‍♀️
理解出来ました!!

この回答にコメントする

回答

今回、手で押しあげたことがわかれば大丈夫なんやけど、位置エネルギーが上がったととらえるの難しいですよね、
そこで、基準面を考えます。
最初の状態の点をPとすると、Pから上に押し上げます。そこで位置エネルギーが生じて、力学的エネルギーが生じます。
力学的エネルギーを考えるには、物体の基準面がどこかを考えるのがいいでしょう。
運動エネルギーに変換されるのはいつでしょう?

…離したときに落ちる。このときです!
わかんなければまた聞いてください!

こつぶ

手の力と位置エネルギーの増加から増加!と判断していいと言うことですか??

最初に弾性エネルギーは伸び長さから0に減ってるので絶対増加!とは分からないなって思ったんですけど弾性エネルギーは考えないってことですか!?💦

あゆさん

伸び長さ0というのは、バネがおもりをつけていない状態のときで、バネをおもりが伸ばしています。
そして、伸び長さ0までおしつけて話すとおもりがまた伸ばしてくれます!

こつぶ

自然長のときもおもりがついてたら0じゃないですか!?💦

あゆさん

もしかして、それはこの写真を見て判断した?

あゆさん

もとの放置してある状態はおもりによって力が及ぼされているから自然長ではなく、何も外部からバネが力を受けていない時の長さを思い出して、縮めているのが図だと思う!

こつぶ

そうです!もともと図3で自然長からx伸びてたとしてそれで弾性エネルギー1/2kx²を持ってたのに
手で持ち上げて自然長になったから
1/2k×0で弾性エネルギーがなくなってると考えました!

こつぶ

おもりがあるときは自然長ではないのはわかります!💦
どこかで噛み合ってないんですかね!?🙇‍♀️

あゆさん

弾性エネルギーの定義を見てみるといいかもね、、
あんまそこ自分見てないからちょい確認します!

あゆさん

弾性エネルギーはバネを伸ばしたら単におこるものではなく、伸ばしたり縮めたりして離したときに及ぼす力のことなんだって。

あゆさん

おもりをばねでつるしてるとき
変形したおもりのついたばねからおもりを伸ばしたり縮めたりすると、
そこからもとのやつに戻ろうとして力を及ぼす。
これを弾性力と言う。
自然調からのびたから弾性エネルギーがあるとは言わないらしい。

あゆさん

読みにくいだろうから強調しておきました。
(第一学習社 物理基礎教科書より)

こつぶ

仕事の話なのでこっちじゃないでしょうか?
伸びてる時は自然長に戻るための弾性エネルギーを持ってると考えました💦

あゆさん

たしかに自然長って書いてあるね、、すみません、
ただ下に伸びているときには自然の長さにはもどらずおもりをふくむよね、

あゆさん

自然の長さにもどるのは、横に置いたときもしくはおもりとかがないときだと思うが、もとに戻ろうとはするよね。

あゆさん

糸やばねがないときと比較するといいかも。
まあ、解答書のやつは弾性エネルギーも位置に関与しているということがわかれば良きって感じかな!

あゆさん

持ち上げてるときに、あのおもりによって伸ばされている形にもどるよね。縮んでいるときに弾性エネルギーがはたらいて自然長にもどろうとする。
そこに重力のやつが関わって伸びちゃう。みたいな?

あゆさん

その運動エネルギーに変わる力学的エネルギーをさっきの位置エネルギーが蓄えてくれたってことかな?

あゆさん

言い方が間違ってました。
一つ前のコメントのように訂正お願いします!

こつぶ

ほんと最後まで教えてくれてありがとうございます😭✨

この回答にコメントする
疑問は解決しましたか?