54 第1章 物体の運動とエネルギー
75
仕事率 重力加速度の大きさを 9.8m/sとして、次の仕事をそれぞれ求める
(1) クレーン車が質量 2.0×102kgの物体を,一定の速さで35秒間に10m持ち上げ
たときの仕事率
2) 自動車が1.5×10°Nの推進力で,一定の速さ 18m/s で走行したときの仕事率
773) 50kgの人が,1.0 分間に高さ12mの階段を一定の速度で上がったときの仕事
ヒント (3)この人は自分にはたらく重力に逆らって12m移動する。宝一高
➡1
9102
運動エネルギーと仕事 図のように,斜面上に質量
76
3.0kg の台車を置き, 速さ2.0m/sですべらせたところ,
ある時間が経過した後に, 台車の速さが6.0m/sになった。
この間に,台車にはたらく合力がした仕事はいくらか。
➡2
77
ヒント 台車の運動エネルギーの変化) = (台車がされた仕事 )
9/10
2.0m/s
さ6.0m/s
18
●運動エネルギーと仕事 質量 2.0×10-2kgの小球が, 厚さ
3.0kg
# ST
2\m0.0.10m
0.10mの鉛直に固定された木材に,速さ 3.0×102m/s で水平に打ち
こまれ、木材を貫通した直後に 1.0×10m/sの速さになった。 木材
の中を進む間, 小球は木材から一定の大きさの抵抗力を, 運動の向き
と逆向きに受けるとする。 また, 重力の影響は無視できるものとする。
(1) 小球が木材を貫通するまでに、木材の抵抗力が小球にした仕事はいくらか。
T(2) 木材の抵抗力の大きさはいくらか。
OS
ヒント (1) (小球の運動エネルギーの変化)=(小球がされた仕事 )
223
・木材
➡2
NET
78重力による位置エネルギー 崖から10m上の塔の屋上には
質量 2.0kgの物体Aがあり, 崖から15m下の水面には質量面
4.0kgの物体Bが浮かんでいる。 重力加速度の大きさを 9.8m/s20
とする。
AQ
塔
10m
崖
(1) 水面を基準にとるとき, A,Bの重力による位置エネルギーは
それぞれいくらか。
15m
B
(2) 崖を基準にとるとき, A, B の重力による位置エネルギーはそ
れぞれいくらか。
-2
水面
79弾性力による位置エネルギー 図のように, 一端を壁
ヒント 重力による位置エネルギーは,基準のとりかたによって正にも負にもなる。
駐車 車
に固定したばね定数 3.0 × 102N/m の軽いばねの他端に物体
をつけて,この物体を水平方向に手で引く。
00000000
(1) ばねを自然の長さから10cm伸ばすとき, 物体がもつ弾性力による位置エネル
ギーはいくらになるか。 また,このときに手が加えた力がした仕事はいくらか。
2)このばねをさらに10cm伸ばすとき、物体がもつ弾性力による位置エネルギーは
いくらになるか。 また、このときに手が加えた力がした仕事はいくらか。
➡2 ヒント 弾性力による位置エネルギーは, 弾性力に逆らって加えた力のした仕事に等しい。