なぜ自分の解答はダメなのでしょうか？

第6章■仕事と力学的エネルギー 59 リード C 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 x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 [センター試験 改] 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。 k mm m

（1）力学的エネルギー保存則を使って答えは解いていて、 運動エネルギーの変化＝全ての力がした仕事 を使って解いてみたのですが、答えが会いません、 なぜダメなのか分からないので教えて欲しいです

基本例題 25 保存力以外の力の仕事 点Aを境に左側がなめらかで右側があらい水平面がある。 点Aよ り左側のなめらかな水平面上で, ばね定数 100N/m のばねの一端を 固定し、他端に質量 1.0kgの物体を置く。 ばねを0.70mだけ縮めて て手をはなすと、物体はばねが自然の長さになった位置でばねから 離れた。重力加速度の大きさを9.8m/s²とする。 ①日まだ離れてい (1) 物体がばねから離れるときの速さは何m/sか。 物体はばねから離れた後右に進み, 点Aを通過したのち点Bで停止した。 の選 (2) 物体とあらい面との間の動摩擦係数が0.50 のとき, AB間の距離は何mか。 指針 (1) 弾性力 (保存力) による運動では力学的エネルギーは保存される。 (2) 力学的エネルギーの変化=動摩擦力がした仕事 (W=-Fx) (1) 力学的エネルギー保存則より 0+1/12 ×100×0.70²=1/1/2×1.0×v²+0 ゆえにv=√100×0.702= 7.0m/s (2) 動摩擦力が物体にした仕事は W=-0.50×1.0×9.8xl = -4.91〔J〕 mmmmm 第5章 仕事と力学的エネルギー 53 070m 手を離前の 22 (1) it 01/ 2 ゆえに 1=- 自然の長さ 7.02 2×4.9 C 物体の力学的エネルギーの変化 = W より ×1.0×0°/12×1.0×7.0°= -4.9l -=5.0m ►►► 60,61 -1(m) A あらい水平面 最初に加経度を まれていた 運惑方程式も VEC

なぜ(1)の答えがmg/kになるのか教えてほしいです。 どのような式を立てたら求められますか？

題19 図のように, ばね定数k [N/m] のばねの上端を固定し,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。 この点をAとする。 この後, ばねが 自然の長さになる所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] とし, ばねは鉛直方 向にのみ運動するとする。 (1) 点Aでのばねの伸びa [m] を求めよ。 (2) おもりが点Aを通過するときの速さv[m/s] をm,g, k で表せ。 (3) おもりが最下点に達するときのばねの伸びx [m] を a で表せ。 l l l l l l l l l 編 第3章 仕事と力学的エネルギー -自然の長 eeeeeeee ヒント おもりには,重力とばねの弾性力がはたらく。 位置エネルギーは,重力による 位置エネルギーと,弾性力による位置エネルギーの両方を考える必要がある。 25

この問題が分かりません。 解き方を教えていただけないでしょうか。 答えは½Kx^2+ μ'mgxです。

第5章■ 仕事と力学的エネルギー 53 リード C 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 100 仕事 あらい水平面上に質量mの物体を置き, mmm さの状態から、手で水平に物体に力を加え, ばねの伸びが x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。 m

物理基礎の問題です。 w=FXの解き方でw=KX²+µ′mgXになると思うのですが、答えはw=½KX²+µ′mgXだそうです。 なぜそうなるのか教えて頂きたいです。

第5章■仕事と力学的エネルギー 53 リード C 100 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 x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」 とする。 [センター試験 改] k 20000 m

この問題全部教えてください

[チャレ エネルギーと仕事 14 仕事と力学的エネルギー たものが図2です。 (1) 質量 20gの小球を18cmの高さから転がすと, 木片 の動いた距離は何cmになると考えられますか。 (2) 質量 30gの小球が高さ12cm にあるときの位置エ ネルギーの大きさは、 質量 60gの小球が何cm の高 さにあるときの位置エネルギーの大きさと同じですか。 もくへん しょうとつ ■ 図1のように,小球をいろいろな高さから転がし、木片に衝突させたところ、木片は小球と一緒に動 いて止まりました。小球を転がす高さと, 小球の質量を変えてくり返し実験し、それぞれのときの木片 きょり が動く距離を調べました。 このときの結果をまとめ 図 1 ものさい 名前 (3) この装置を用いて,質量 48gの小球を10cmの高さから転がすと, 木片は何cm 動くと考えられますか。 さつ しゃめん 図のような装置を使い、摩擦のない斜面にそって、物体 を300 Nの力で10m引き上げました。 かかった時間は 20秒でした。 装置の質量や摩擦は考えないものとします。 また, 質量 100gの物体にはたらく重力を1Nとします。 (1) 図のAのひもに加わっている力は何Nですか。 (2) 図の仕事率は何Wですか。 (3) 図の物体は何kgですか。 300N ( ( (2) B点の小球がもつ力学的エネルギーは、C点の小球がもつ力学 的エネルギーの何倍ですか。 小球 **** 高さ 図2 木片の動いた距離 [] 木 16 片 14 の 12 A 10 台X 8 6 ていかっしゃ 定滑車 B 番 木片 ) 動滑車 A 6m / 8 中 '0 2 4 6 8 10 12 14 小球を転がす高さ[cm] C 床 ものさし 図のように小球を高さ60cmのA点から静かにはなすと、面をすべり落ち、水平な床を通ったあと、 台Xと同じ形をした台Yを上がっていき, E点に達しました。 (1) 小球のB,C,D,Eの各点における速さを,速い順に左から 並べなさい。 質60g ALMAM 質量30g 質量20g 物体 ~10m -8m we E 台Y -60cm 40cm .20cm .0cm

基本例題の㈢の式の、二分の一ｋ（Ｘ−Ｘ0）二乗の意味がよくわかりません。教えてください🙇

- 発展例題 24 ばね振り子の力学的エネルギー。 図のように, 天井に固定された軽いばねに質量mのおも りをつるしたところ, ばねが自然の長さから x だけ伸びた 点0で静止した。 おもりを下に引き, 点0からばねがαだ け伸びた点Aで静かに放した。 重力加速度の大きさをgと する｡ (1) このばねのばね定数はいくらか。 (2) おもりが点Oを通過するときの速さはいくらか。 (3) おもりが達する最高点の,点0からの高さはいくらか。 「考え方] 弾性力と重力による運動力学的エネルギーが保存される。E=K+U=一定 解答 (1) ばね定数をkとすると, 点0 での力のつりあいから, kxo-mg=0 よって,k=mg XCO ...1 (2)点を重力による位置エネルギーの基準とする。 点0でのお もりの速さをひとすると,点A と点 0 での力学的エネルギーは 等しいから, -meat 0+ (−mga) +1¹k (xo+a)² = mv² +0+kx² 3/2 k ①.②から1/2/ka²=1/12m² よって,v=aymm 1, 5. 仕事と力学的エネルギー 57 =a^ A ①③から12/2/ka²/12/2k.xよって、x=a , g Xo (3) 最高点では速さは0になる。最高点の点Oからの高さと すると,点Aと最高点での力学的エネルギーは等しいから, 0+(-mga)+1/12k (x+a)^=0+mgx+1/2/k(x-xa)? ACCESS 3 発展問題 37 仕事と運動エネルギー なめらかな水平面上に静 止する質量mの物体に, 一定の向きに大きさFの力を 2.Fo 加えたところ、物体は力の向きに直線運動をし, F と物 体の移動距離xとの関係は図のようになった。 (1) x=0~xo, x=x0~2xo, x=2x0~3xo, x=3x~4.xCo FA For 0 自然の長さ 200000000年 で Xo A 000000000 [補足] (3) 点Oをおもりの変位 xの原点とし, 鉛直上 向きを正の向きとする。 このとき, 自然の長さ の位置はx=x である。 0<x<xの場合: ばねの伸びは x-x xx の場合: ばねの縮みはx360 ⇒最高点の位置が どちらの場合でも、 弾性力による位置エ ネルギーは k(x-x)² 頻出重要 2x 3.x 4.xo x

教えてください🙇‍♂️ 答えは W1=40J W2=-32J です。

動摩擦力: 180° であるから W1 = 8.0 × 2.0 x cos 60°= 8.0J W2 = 6.9 × 2.0 × cos 90°= 0J W3 = 2.5 x 2.0 × cos 180°= -5.0J 130° 類題 16 水平であらい床面上にある質量 5.0kg の物 体に対し, 水平方向から60°の向きに大き さ20Nの力を加え続け, 水平方向に 4.0m 移動させる。このとき, 加える力がする仕 60° 動摩擦力 (2.5N) 重力 ( 8.0N) 20N 60° 事 W1 [J] と,物体が床から受ける動摩擦力 あらい床 がする仕事 W [J]] を求めよ。 物体と床との間の動摩擦係数を 0.25, 重力 加速度の大きさを 9.8m/s² とする。 4.0 m 第3章 仕事と力学的エネルギー 81

解き方を教えてください！何回か試して見たのですが、近い数字にしかならず解答にたどり着けませんでした！詳しく解説してくださると助かります。至急お願い致します。

6 m 1.0 --- 類題19 図のように, ばね定数k [N/m] のばねの上端を固定し,下 ばねは伸びて が 端に質量 m[kg]のおもりを取りつけると, SULO おもりは静止した。 この点をAとする。この後, ばね 自然の長さになる所までおもりを持ち上げ, 静かにはな た。 重力加速度の大きさをg[m/s2] とし, ばねは鉛直 向にのみ運動するとする。 し 方 ■4 第1編 第3章 仕事と力学的エネルギー l l l l l l l l l (1)点Aでのばねの伸びα 〔m〕を求めよ。 (2) おもりが点Aを通過するときの速さv[m/s] をm, g, k で表せ。 ** (3) おもりが最下点に達するときのばねの伸びx [m] をαで表せ。 自然の長さ eeeeeeeee m ヒント おもりには,重力とばねの弾性力がはたらく。 位置エネルギーは、重力による 位置エネルギーと, 弾性力による位置エネルギーの両方を考える必要がある。 25 30

高校生物理基礎の問題です 赤枠で囲った問題の解説にある 三つの 0 はそれぞれ何エネルギーが 0 であることを示しているのか教えてください。

第5章■仕事と力学的エネルギ リード] D 110 保存力以外の力の仕事 図のように床と斜面 がつながれている。 床のAB間はあらいが、他はなめら かである。 床の一部分にばね定数kのばねをつけ, 一端 に質量mの物体を押しあてて、 ばねを縮めた。 AB間 の物体と床との間の動摩擦係数をμ',距離をS, 重力加速度の大きさをgとする。 (1) ばねを解放したとき, 物体が点Aに達する直前の速さを求めよ。 Ammun B (2) 物体は点Bを通過後,斜面を上り, 最高点Cに達した。 Cの床からの高さんを求めよ｡ もどってきた物体がばねを縮めた。ばねの最大の縮みxを求めよ。 →例題 24,113 応用問題 112 仕事と運動エネルギー■ 質量2.0kgの物体が, なめらかな水平面のx軸上の原点Oを速さ3.0m/sで通過 した瞬間から,速度の方向を含む鉛直面内で一定の角0だ け上向きに力F [N] を加えた。 力Fの大きさは移動ととも に右のグラフのように変化する。 また, cos0=0.80 とす る。 111 力学的エネルギーの保存 ばね定数k [N/m] の軽いつる 巻きばねの一端を固定し、他端に質量m[kg] のおもりをつるして, おもりを下から手で持った台で, ばねが自然の長さになるように支 える。 重力加速度の大きさをg[m/s'] とする。 (1) 台をゆっくりおろしていくとき, x [m] だけ下がった位置で台 がおもりを支える力の大きさ F [N] を求めよ。 (2) おもりが台から離れるときのばねの伸びx] [m] を求めよ。 つりあい (3) はじめの状態で台を急に取り去った場合, 最下点でのばねの伸びx2 [m] を求めよ｡ (4) おもりの最下点について, x1 と x2 の差が生じた理由を述べよ。 ➡115 (1) 力Fが物体にした仕事Wは何Jか。 (2) 物体が x=10m の点を通過する瞬間の速さは何m/s か。 0 F[N] 8.0 2.0 0 mmmmmm 10m 自然の長さ CQ 10 lllllllllll h ■■ ■■ x (m) -102 ヒント 112 カFの分力 Fcose のみが仕事をする。 (F-x 図の面積) × cos0が,Fのした仕事となる。 てい mi と 放した の 化を Imgs 111 112 ここがポイント 軽いつる巻きばねなのでばね自身の重さは無視できる。 これはばねを縦につるしても、おもりを取 りつけなければばねは伸びないということである。 (1) おもりを支えながら台をおろしていく場合、 おもりは台が上向きに支える力によって仕事をされ、 力学的エネルギーは保存されない。 (1) 台をゆっくりおろしているので, おもりは等速運 動をしている。 よって, おもりにはたらく力はつ りあっている (おもりにはたらく力の合力は0であ る) から,上向きを正として, aより力のつり あいの式はkx+F-mg=0 ゆえに F=mg-kx [N] (2) 台がおもりを支える力が0になるとおもりは台か ら離れる。 (1) の結果において, x=xのとき F0 となるから (3) 台を急に取り去った場合、 おもりには保存力である重力とばねの弾性力のみがはたらくので、力学 的エネルギーは保存される。 0-mg-kx₁ よって mg - [m] (3) 自然の長さの位置を基準水平面とする(図5)。 はじ めの位置と最下点での力学的エネルギー保存則より 0+0+0=0-mgx2+ 100 0=-—-kx (x₂-2mg) 0皿 2mg k 0より [m] (4) 台をゆっくりおろしていく場合は、おもりを支え る力によって負の仕事をされ力学的エネルギーが 減少するが, 台を急に取り去った場合は力学的エ ネルギーが保存されるため。 -xcos 0 自然の 長さ 2.0 第5章■仕事と力学的エネルギー ばねの 0 はじめ 水平面 図b mg 解答 (1) 力Fが物体にした仕事を W [J] とす F(N) 4 ると, F-x 図の面積より 18.0 W= (2.0+8.0)×10 2 cos0=0.80 であるから W=40J 10 (2) x=10mでの物体の速さを [m/s] とすると, 物体の運動エネルギー の変化は、物体にされた仕事に等しいので「1/12m-1/2m -mv² =W₁ よ り 1/23×2.0 × -/1/3×2.0×3.0°=40 Cheeeeeeeeee よってv=7.0m/s 最下点 ここがポイント 力の大きさが変化するので 「W=Fxcose」 の式にFの値を代入することはできない。 力Fの分力 Fcos0 のみが仕事をするので, (F-x 図の面積) × cos0 が F のした仕事となる。 また、物体の運動エネルギーの変化 = 物体にされた仕事の関係が成りたつ。 51 「ゆっくり」 とは 「力のつ りあいを保ちながら｣という ことである。 2 (2)の結果と比べると2 信伸びていることがわかる。 したがって, おもりはつりあ いの位置を中心に はじめの 位置を最上点, ばねの伸び の位置を最下点として振動す る。 @__mv²+W= 2mo (はじめ+仕事終わり) を用いてもよい。