Question

いちごヨーグル

なぜ－Fxになるのかが分かりません！誰か教えてください！！🙇🏻‍♀️

本例題 20 仕事と運動エネルギー
あらい水平面上で質量 4.0kgの物体を初速度 5.0m/sです
べらせた。 物体と水平面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。
(1) この物体が止まるまでに, 動摩擦力がする仕事 Wは何Jか。
(2) この物体が止まるまでにすべる距離xは何mか。
指針 (1) 物体の運動エネルギーの変化が動摩擦力がした仕事に等しい。
(2) 動摩擦力の向きは移動の向きと反対なので,仕事はW=-Fx
開臼(1) W=12mx02-12ml
2
-mvo²
= 0 - -1/2 1²
- ×4.0×5.0²=-50J
(2) 動摩擦力の大きさは
F = 0.20 × (4.0×9.8) N
「W=-Fx 」 より
W
-F
=6.37...≒6.4m
➡101 解説動画
-50 bar
-0.20 × (4.0×9.8)
AN
Vo
mg
口サロ
5.0m/s

Answer 1

say

仕事は力を線積分した量のことを言います。ただ線積分ってなんだよってなると思うので、噛み砕いて言います。
以下の考え方をすべき理由は補足で付け加えます。
まず、動摩擦力はどの位置でも値は変わりません。(万有引力やバネの弾性力は位置によって変わります。)
なので動摩擦力の仕事＝動摩擦力×座標の変化 になります。
ここまでの流れはそのまま暗記していただいても構いません。
重要なのは「座標の変化」です。よく、ここを「距離」だとか
「距離」とかを使って説明してる人がいますが、それは間違いです。(参考書もこの部分を誤魔化しガチです)
なので、この問題でも座標を設定します。
床の方向にX座標を置き、箱のスタート地点を原点とし、右向きを正とします。
箱がxだけ右に動いたとすると、座標の変化＝x-0＝xです。
(この考えは数学と同じです。)
そうすると、仕事＝Fx(Fは動摩擦力)です。
しかし、ここで重要なのは動摩擦力は移動を妨げる力なので移動とは逆方向に作用します。(これは定義なので絶対です。)
なので、座標の正方向とは反対向きなので、動摩擦力は負になります。そのため、動摩擦力F＝-(0.2×4.0×9.8)なので、これをFXに代入するというのが正しい考え方です。

say

なぜこの考え方をすべきなのかはを言います。
例えば座標の正方向を左向きにとるとします。
そうすると、物体は0→-xとなりますよね。
そうすると、座標の変化＝(-x)-0＝-xとなります。
そのため、仕事＝F(-x)＝-xとなります。
また、この時動摩擦力は正方向と同じ向きなので正のままになります。なので、F＝0.2×4.0×9.8となります。
つまり、座標軸の設定の仕方により仕事が負になる理由は変わります。そして、座標軸は物理を解く上で絶対に設定すべきものですが、設定の仕方は問題文に書かれない限りは自由です。
なので、このように原則にしたがって考えないと、少し捻った問題に応じて、様々な解放を暗記することになってしまいます。

Answer 2

abc

仕事は、物体が力と同じ方向に動いたら正、力と逆向きに動いたら負になります。
この問題で物体が右に動いているとき、動摩擦力は左向きに働くので仕事は負の値になります。

W=Fxcosθでθ=180°より、W=-Fxになると考えても良いです。