Question

ゆら

(2)の問題が分かりません💦
別解はなぜ手がおもりにした仕事=力学的エネルギーの変化になるのでしょうか？

72-
118.(力学的エネルギーの保存) 図のように,ばね定数kの軽いばねの上端を固定し, 下端に質
量mのおもりを取り付ける. 次の問いに答えよ,ただし、 重力加速度の大きさをgとする。
(1) 全体がつり合って静止しているときのばねの自然の長さ
からの伸びはいくらか.
ort
おもりをつり合いの位置からばねが自然の長さとなる位置ま
承
で,手で力を加えてゆっくりともち上げた。
(2) この間に手で加えた力がおもりにした仕事はいくらか。
m
次に,ばねが自然の長さとなる位置でおもりを静かにはなしドエ半止のラん点O
000000000000000000000
自然の長さ

(2)ばねの自然長からの伸びがrのとき kr
の手がおもりに加える力を Nとすると, 1N
力のつり合いの式
mg = N+kxより N= mg - kx
* mg
この式をもとにN-rのグラフを描く。
求める仕事 Wは, N-xグラフが囲む部分の
面積に等しく,
1
N
W=
mg* Co
2
mg
1
mg
2 2
mg
る -2
mg×
k
2k
2
2
mg
W 容菜
2k
0
Lo
[別解] 手がおもりにした仕事
=カ学的エネルギーの変化より,
2.2
mg
2
1
1
W= mgxo
-kro =号 )
2
ニ
2
k
2k

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

kenny

本当はF=maをxで積分したりして証明します。

運動エネルギーの変化はなんとなく分かると思います。力を加えて仕事をすると物体が動きますね。速度を持ちます。

重力の位置エネルギーは、重りを持ち上げることを考えると、
「重力mgという力」に逆らって「距離hだけ仕事をして」高さhの場所に物体を持っていく、と言えますね。

逆に、高さhのものが基準面まで自由落下したことを考えると、
「hの高さにあったものが基準面まで落ちてきて速度を持つ」ということが起きますよね。
さっき言ったように、「仕事をすると速度が生まれる」と考えれば、
「重力mgがhだけ仕事をしたから速度が生まれた」と考えられます。

なので、仕事のせいで力学的エネルギーが変化する、と言えます。

ゆら

ありがとうございました🙇🏻‍♀️𓈒𓂂𓏸