第
章 | 演習問題
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仕事・仕事率 (p.70~73)
M
水平であらい床面上にある質量 5.0kgの物体に対し、
水平方向に大きさ F[N] の力を加え続けたところ、物
体は一定の速さ 0.50m/sで力の向きに運動を続けた
とする。 物体と床との間の動摩擦係数を0.20. 重力加
速度の大きさを9.8m/s²とする。
Fox N
0.50m/s
あらい床
(1) 物体を引く力の大きさ F[N] を求めよ。
(2) 10秒間で, 物体を引く力がする仕事 W,〔J] と,
動摩擦力がする仕事 W [J] をそれぞれ求めよ。
(3) 物体を引く力がする仕事の仕事率P, [W] を求めよ。
力学的エネルギー保存則 ①(p.79~85)
図のように、小球を点Aで静かにはなしたところ,
なめらかな曲面にそって, B→Cへすべったとする。
15 このとき､小球が点Bと点Cを通過するときの速さ
UB, vc [m/s] を求めよ。 重力加速度の大きさをg [m/s2]
とする。
A
F(N)
自然の長さ
B
3 力学的エネルギー保存則 ② (p.79~85) M
なめらかな水平面上に置いたばね定数 32N/m のばね
いったん
がある。図のように, ばねの一端を固定し、他端に質
量2.0kgの物体を押しつけ, 自然の長さから0.70m
だけ縮めた状態から, 物体を静かにはなす。 物体はば
ねが自然の長さになった位置でばねから離れ,水平面
と点Aでつながったなめらかな曲面上をすべり上が
あり、水平面からの高さがん [m]の最高点 B に達した。
重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。
0.70m_
-(m)
(1) 点Aでの物体の速さv[m/s] を求めよ。
(2) 点Bの高さん [m] を求めよ。
B,
h
4 力学的エネルギー保存則 ③ (p.79~85)
ばね定数k [N/m] のばねの上端を固定
かたん
し,下端に質量m[kg]のおもりを取
りつけると, ばねは伸びておもりは静
止した。 このときのおもりの位置を点
Aとする。 この後, ばねが自然の長さ
になる点Bまでおもりを持ち上げ,
静かにはなした。 重力加速度の大きさ
を g [m/s²] とする。 また, 点Aを重
力による位置エネルギーの基準とする。
2.0m/s
0.50m
(1) おもりが点Aにあるときのばねの伸びα [m] を,
m, g, k を用いて表せ。
(2) おもりが点Aを通過するときの速さをv[m/s] と
する。 点Aでの力学的エネルギーを, m, k, v,
a を用いて表せ。
(3) [m/s] , m,g, k を用いて表せ。
・あらい斜面
lllllllll
5 保存力以外の力が仕事をする場合 (p.86) M
図のように, 傾きの角30° のあらい斜面上を質量
4.0kgの物体が静かにすべりだした。斜面にそって距
離 0.50m だけすべったとき, 物体の速さは 2.0m/s で
あったとする。 重力加速度の大きさを9.8m/s²とする。
L₂.
ink
この章の
要点の確認
v (m/s)
自然の長さ
□ Fellllllll+
30°
(1) この間に動摩擦力がした仕事 W [J]を求めよ。
(2) 物体にはたらく動摩擦力の大きさ F' [N] を求めよ。
6 空気の抵抗と力学的エネルギー
空気の抵抗を受けて、 質量 m[kg]の物体が一定の速
さ [m/s]で鉛直下向きに落下しているとする。 重力
加速度の大きさを g [m/s2] とする。
Link
(1) このとき, [s] 間での運動エネルギーと位置エネ
ルギーの変化をそれぞれ求めよ。
Omyto
(2) 空気の抵抗によって物体がt[s〕間に失う力学的
エネルギーE〔J〕 を表せ。
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