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高1物理超基礎 【K 高校生用】 第II章:エネルギー I. 仕事 仕事の大きさ [J] = 力の大きさ〔N〕×移動距離〔m〕 力の向きに W = Fs 例題(1)粗い水平面上で、質量 25kg の物体に、水平方向に 40N の力を加え続けたところ、 物体はゆっくりと2.0m 移動しました。 このとき、次の①~④のそれぞれがした仕事は何ですか。 ②物体にはたらく重力 ①加えた力 ③垂直抗力 ④動摩擦力 解答例 ① W = 40 x 2.0 = 80[J] (2) 重力と移動方向は垂直だから、 重力は仕事をしない (3) ので0[J] ②と同じように垂直抗力も仕事をしないので0 [J] 加えた力と動摩擦力は、 力の大きさが同じで向きが逆 だから W = -40 x 2.0=-80[J]
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高1物理超基礎 【K 高校生用】 第Ⅱ章:エネルギー Ⅱ. 仕事の原理 道具を用いて仕事をするとき、道具の質量や摩擦が無視でき るならば、仕事の量は道具を用いないときと変わらない。 ※動滑車の特徴･･･ 直接引き上げる場合とくらべ、ひもを引く力の 大きさは半分になるが、2倍の距離を引く ことになる。(中学のおさらい ) 例題(2) 水平となす角が30℃のなめらからな斜面上で、質量 10kg の物体を、斜面に沿ってゆっくりと4.0m 引き上げました。 ①加えた力の大きさは何 N ですか。 ①の力がした仕事は何ですか。 解答例 ① 三平方の定理 (1 :2 : √3)により F=-x10x9.8= 49 〔N〕 2 (2) W = Fs = 49 x 4.0 = 196 2.0×102[J] -mg mg 1 ・mg_ 2
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例題(3)定滑車と動滑車を組み合わせた装置を用いて、質量 20kg の物体をゆっくりと0.50mの高さまで引き上げました。 ① 人は、ひもを何m 引きましたか。 ひもを引く力がした仕事は何ですか。 ただし、滑車やひもの質量は無視できるものとします。 解答例 ① 動滑車を使っているから、 物体が移動した距離の2倍 ひもを引っぱったことになる。 1.0〔m〕 ②W = Fs = mgs = 20×9.8×0.5 = 98[J]
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高1物理超基礎 【K 高校生用】 第Ⅱ章: エネルギー Ⅲ.仕事率 W 仕事率〔W〕=仕事の大きさ〔J〕÷秒 (P -) t 例題(4) 質量 10kg の物体を、 5.0m 高い位置まで一定の速さで引 き上げるのに、10秒かかった。引き上げる力がした仕事の仕事 率は何 W ですか。 解答例 力の大きさ=F = mg =10×9.8= 98〔N〕 移動距離=s=5〔m〕 時間=t=10 〔秒〕 F's 98 x 5 よって, 仕事率PはP= = : 49 〔W〕 t 10
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例題(5)粗い水平面上に置かれた荷物に、 2.0×102N の力を、水平 方向に 15 秒加え続けたところ、 荷物は一定の速度で力の向き に30m 移動しました。 このとき、 加えた力がした仕事の仕事率 は何 W ですか。 解答例 力の大きさ = F = 2.0×102 = 200〔N〕 移動距離=s=30〔m〕 有効数字 時間= t=15〔秒〕 2桁だよ よって、 仕事率Pは Fs 200x30 P = = 400=4.0×102〔W〕 15
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