基本例題 23 仕事
A
長さ 0.20mの軽い糸に質量 5.0kgのおもりをつけた振り子
がある。 図のように,糸が鉛直線と 60°の角をなす位置Aから
おもりを静かにはなした。 重力加速度の大きさを9.8m/s2と
する。 おもりがAからBまで移動する間に, 糸が引く力がおも
りにする仕事 W1 〔J〕, 重力がおもりにする仕事 W2 〔J〕 をそれ
ぞれ求めよ。
5.0kg
B
指針 おもりにはたらく力は糸が引く力と重力である。 おもりの動く向きと反対向きにはたらく
力は負の仕事をし, おもりの動く向きに垂直にはたらく力は仕事をしない。
解答糸が引く力はおもりの運動の向きに垂
0
0.
(2)
直にはたらくので仕事をしない。
0.20m
0.20×1/
60° ①
Wi=0J
=0.10m
AとBでの位置エネルギーの差が, 重
力がする仕事に相当するので
糸が
引く力
0.20-0.10
「U=mgh」 より
重力
W=5.0×9.8×0.10-0=4.9J
基準水平面
基本例題 24 仕事と運動エネルギー
あらい水平面上で質量 4.0kgの物体を初速度5.0m/sです
べらせた。 物体と水平面との間の動摩擦係数を0.20,重力加速
度の大きさを9.8m/s" とする。
(1) この物体が止まるまでに, 動摩擦力がする仕事 W は何Jか。
(2) この物体が止まるまでにすべる距離xは何mか。
針 (1) 物体の運動エネルギーの変化が動摩擦力がした仕事に等しい。
(2) 動摩擦力の向きは移動の向きと反対なので,仕事はW=-Fx
AN
(1) W=12mx02-12m2
F
=0-1×4.0×5.0²=-50J
(2) 動摩擦力の大きさは
F = 0.20×(4.0×9.8)N
「W--Fx」 より
W
<-50
-0.20 x (4.0×9.8)
AQ
=0.10m Bl
Vo
mg
» 110
60°
0.20m
0.20m
►► 112
5.0m/s