Question

ぼりりん

物理の運動エネルギーの問題111（2）について質問です。
－1.0×10の四乗=－F×0.10と言う式で、右辺に－がつくのは何故でしょうか。

口知識
□110. 運動エネルギーの変化と仕事
なめらかな水平面上を,速さ 2.0m/sで運動
をしている質量 2.0kgの台車が,その進む向
きに 6.0Nの力を受け続けて, 2.0m移動し
たとき,その速さは何m/sになるか。
2.0m/s
(2) 動摩擦力の大きさは何Nか。
-2.0m
口知識
□112. 運動エネルギーの変化と仕事
図のように、質量 2.0kgの物体が, 水平とのなす
粗い斜面上を初速度 10m/sですべりお
物体は、斜面上を10m すべった後に静止
重力加速度の大きさを9.8m/s2とする。
力が物体にした仕事は何Jか。
6.0 N
標準問題
■知識
□111. 動摩擦力による仕事と運動エネルギー 質量20gの弾丸が,
1.0×10°m/sの速さで, 固定された均質の木材に打ちこまれ, 表面から深さ
10cmまで入った。 弾丸が木材から受ける動摩擦力は一定であるとする。
(1) 動摩擦力が弾丸にした仕事は何Jか。
lo d
30°
10m/s
210m
倍率:
110.
111.
(1)
(2)
112.
ヒント
(2) #
事を
(1)
(2)

事
1
合車が6.0Nの力からされた仕事は,
W=Fx=6.0×2.0=12Jである。 台車の運動エネル
ギーの変化は,その間にされた仕事に等しいので 求
める速さをv[m/s] とすると,
1
1/12/3×2.0×ガー ×2.0×2.0²=12
v2=16
v = ±4.0
vは速さなので, v < 0 は解答に適さない。 したがって,
v=4.0m/s
111. 動摩擦力による仕事と運動エネルギー
解答 (1) -1.0×10'J (2) 1.0×10°N
指針> 弾丸の運動エネルギーの変化は,動摩擦力か
らされた仕事に等しい。
解説 (1) 弾丸の速さは1.0×10°m/sから0m/s
に変化し,その質量は20g=0.020kg である。 動摩
擦力が弾丸にした仕事を W [J] として, 運動エネル
ギーの変化と仕事の関係式「1/2mv²-12/2mv=w」
から,
1/1/12 ×0.020 ×0²/1/1×0.020×(1.0×10)=W
W=-1.0×10^J
2010.
(2) 動摩擦力の向きと, 弾丸の移動する向きとは逆
であり, 動摩擦力は負の仕事をする。 また, 木材中
31

問題 112 118
の弾丸の移動距離は10cm(=0.10m) である。動摩
擦力の大きさをF' [N] とすると, (1) の結果を用い
て、 仕事の公式 「W=Fx」 から,
-1.0×10°= - Fx0.10
F''=1.0×105N
112. 運動エネルギーの変化と仕事
解答 (1) 98J (2) 20N
指針 斜面をすべりおりる間, 物体は重力と動摩擦
力から仕事をされ, その分だけ物体の運動エネルギー
は変化する。
解説 (1) 物体が受ける力は,
図のように示される。 重力の向
きと移動する向きとのなす角は
60° なので,直角三角形の辺の30°
長さの比から,重力の斜面に平
行な方向の分力の大きさmgx
2.0×9.8:mgx=2:1
2mgx=19.6
仕事 W
mgx=9.8N
TAT. D
mgx
30°M
(3)
11
2.0×9.8N

運動エネルギー

Answer 1

たち

問題で聞かれていることが力の「大きさ」だからです。たとえば右辺に−をつけずにFを求め、負の数となったFにさらに−をかけて正の数にすることでFの「大きさ」を求める、という順序でもいいと思います。