Question

さきち

理科の物理のケーブルカーの問題です。この③番の問題についてなのですが、なぜ方式Qでの仕事が方式Pでの仕事より小さくなるか理解できません。解説を読んでも分かりません。もしよければ、この時の位置エネルギーと力学的エネルギーの関係をグラフなどで教えて頂けますと助かります。お願いします！（三番の③が分からないです)

思考力問題にチャレンジ
ケーブルカーの仕事とエネルギー (静岡改)
ケーブルカーは,普通の鉄道では登ることのできない急な斜面でも登ることができる。 ケーブルカーは,
斜面に設けたレール上を, モーターでケーブルを巻き上げることで運行され, 2つの方式が考えられる。
図は,ふもとのM駅と頂上のT駅との間において, 2つの方式P,Qで運行されるケーブルカーを,
模式的に表したものである。 ただし、車両 A~Cの質量は等しく, ケーブルや乗客の質量,車両と斜面と
の摩擦力は考えないものとする。
方式 P
|M駅|
O
車両
Qa. I
方式 Q
モーター
|丁駅
ーケーブル
|M駅|
モーター
丁駅
車両 C
-車両 B
車両Bと車両 C をつなぐ
1本のケーブル

⑥力学的エネルギー図のP点で小球を静かに小球
離すと, 小球は水平面を通りQ点に達す P点 同じ高さ Q点
る。同じ装置を使ってP点で小球を軽く押
すと, 小球がQ点より高い位置に達するの
水平面
はなぜか。「位置エネルギー」という語を用いて書きなさい。 680
(新潟改)

①… ア
② ･･･ ア
③…増加しない
また,迷が
(3)方式Qでは,車両Bが高くなった分だけ,車両Cは低くなる。
に力が
車両BとCの質量が等しければ、 車両Bの位置エネルギーが大
きくなった分だけ、車両Cの位置エネルギーは小さくなるので,
車両BとCをあわせた装置全体の位置エネルギーは一定である。
よって、 装置全体のエネルギーの合計は増加しない。

物理

Answer 1

✨ 最佳解答 ✨

dk_17

(エネルギー関係なしに考えてます🙏)

方式Pでは　

次第にモーターが必要になる力は強くなる

方式Qでは　

ある地点に到達すると車両Bが紐を引っ張　　　　　　　　るので始めに必要だった力より少ない力で引ける

からです

dk_17

車両Bではなくて車両Cです
すいません

さきち

ありがとうございます。
今、私が間違った写真を添付していたことに気づきました。すみません。これが問題なのですが、解説して頂けませんか？申し訳ないです。

dk_17

始めは方式Pと同じように

車両Bは
坂を登るのでの　ア、位置エネルギーは増加する

次に

車両Cは
坂を下っていくので　ア、位置エネルギーは減少する

よって全体のエネルギーの合計は増加しない
( 方式Pでは増加する　)

さきち

このとき、運動エネルギーはどうなりますか。

dk_17

B は増加して

Cは減少します

例↓

さきち

ありがとうございます🙇
何度も申し訳ありません。方式Pも力学的エネルギー保存の法則により、エネルギーの和は一定なのではないのでしょうか。何故、仕事量は方式Qの方が小さいと言い切れるのでしょうか

dk_17

方式Q はもともと力学的エネルギーが方式Pよりもちいさいからです

理由は
力学的エネルギー=位置エネ+運動エネ

方式qの運動エネルギーは方式Pより小さいので
力学的エネルギーも小さくなります

さきち

分かりました！
何度も質問させていただき、申し訳ありませんでした！その度に親切に教えていただき、ありがとうございました🙇🏻‍♂️🙇🏻‍♀️🙇🏻