Question

❕❕❕❕

これほんとに意味がわからなくてどれだけ考えても？？？？だったので教えてください>_< ♡答えものせます👍🏻💞

[リードC]
第6章■ 仕事と力学的エネルギー
59
m
113 仕事 あらい水平面上に質量mの物体を置き,
壁との間をばね定数kのばねでつないだ。 ばねが自然の長
さの状態から、 手で水平に物体に力を加え, ばねの伸びが
mommy
になるまでゆっくりと引き伸ばした。 手によってなされた仕事Wはいくらか。面
と
物体の間の動摩擦係数をμ',重力加速度の大きさをg とする。
[センター試験 改]

113
ここがポイント
手で加えた力Fを求めて F-x図をかけば、 仕事 W は F-x 図の面積で表される。
解答 ばねの伸びがx' のとき, 手で加えてい
る力の大きさをF, 垂直抗力の大きさ
をNとすると, 物体にはたらく力は図
a のようになる。
鉛直方向の力のつりあいより N = mg
よって物体が受ける動摩擦力の大きさは
μ'N=μ'mg
となり、水平方向の力のつりあいより
F=kx'+μ'mg
これより0<x'<xの範囲のF-x図
(0> は図のようになる。 手によってなさ
れた仕事 W は図bの面積に等しいので
mo
FA
kx+μ'mg
kx
μ'mg
0
RIN
N
図 a
mg
W
図 b
w=1/12x{μ'mg+(kx+μ'mg)) xx=1/12/kx+μ'mgx
F
x x
1 別解 動摩擦力が物体
にした仕事がμ'mgx なの
で, 力学的エネルギーの変化
保存力以外の力 ( この場合
は、手の力と動摩擦力) のし
た仕事より
1/12 kx²-0=W+(-μmgx)
ゆえに
W =
=1/12kx2+μ'mgs
10の位

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

Take

まず、ゆっくり動かすということは
速さ0→加速度0→合力0(運動方程式より)
ということが成り立ちます。

仕事は力×変位で求められますが、ばねの弾性力が
一定でないため、計算できません。
そのため、別の方法(エネルギーの関係など)を
使って仕事を求めます。

解答では、合力0ということから、手による
力の大きさを求めて、F-xグラフをかいています。
F × xが仕事であることから、仕事の大きさは
面積にあたることを利用して仕事を
求めることができます。

これは等加速度運動でv-tグラフの面積が
変位xを表していたのと同じようなものです！