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Physics Senior High

高校物理基礎です。 解き方を教えて欲しいです🙇‍♀️

62 仕事の原理 教p.72 水平面と30°の角をなすなめらかな斜面 にそって質量20kgの物体をゆっくり引き 上げる。 重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 30° (1) 引き上げるために必要な力の大きさ F] [N] を求めよ。 (2) 斜面にそって10m引き上げるのに必要な仕事 W1 [J]] を求めよ。 (3) この物体を、同じ高さまで斜面を利用せず鉛直上方に引き上げ るのに必要な仕事 W2 [J] を求めよ。 (1) 物体を引き上げる力は重力の斜面にそった成分とつりあってい る。 直角三角形の辺の長さの比より F1 : (20×9.8)=1:2 2F1=196 よって F1=98N (2) 斜面にそった力は98N なので, 「W=Fx」より W=98×10=9.8×102J (3) 斜面にそって10m 引き上げたときの高さんは、 直角三角形の 辺の長さの比より h:10=1:2 ・ よって h=5.0m 物体を鉛直上方に引き上げるために必要な力 F2 は重力とつり あっているので20×9.8N となる。 「W=Fx」より W=Fzh= (20×9.8) ×5.0=9.8×10²J 62 (1) (2) ● 98 N 9.8×10³ J (3) 斜面を使って物体を引き上げる と力は小さくてすむが、 引き上 げる距離が長くなり、 鉛直上 に引き上げる仕事と等しくなる。 JB 9.8×102 J 260° 30° 30° The 10 m 63 20×9.8N /30° 30° h 1

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Physics Senior High

(1)なぜ3枚目のように求めてはいけないのですか?

演習 8-2 図のように, ばね ばね定数k) の一端を天井に固定し、他端に小物体(質量 mg だけ伸びたところでつり合った (重力加速度の m) を接続すると, ばねが k 大きさg). ばねが自然長となる小物体の位置を原点として, 鉛直上向きにx軸 を定め, x軸に沿った小物体の運動を考える. 小物体の位置を座標xを用いて表 し、速度をv, 加速度をaと記す. mg の位置から,x=0の位置までゆっくりと運ん (1) 小物体に外力を加え x=- k だ.この間の外力の仕事 W を求めよ. 時刻 t=0にx=0の位置で, 小物体を静かに放した. (2) 運動方程式より k mg - - /h2² ( x + m²) m k ma=-kx-mg となる. 運動を時間追跡し, その結果を用いて, v²をxの 関数として表せ. (3) 運動エネルギーの変化が, 弾性力と重力によってされた 仕事に等しいことを用いて, ぴとxの間の関係式を作れ. (4) 運動エネルギーと弾性エネルギーの和の変化が,重力に よってされた仕事に等しいことを用いて, v2とxの間の関 係式を作れ. (5) 運動エネルギーと弾性エネルギーと重力の位置エネル ギーの和が保存することを用いて, v”とxの間の関係式を 作れ. .. a=- ooooooo 方針 (1)は仕事の計算. 外力を求め, 仕事の定義に従って計算すればよい. 一方で, 外力以外に現れる力は,重力と弾性力のみであるから, エネルギー収支から仕 事を逆算することもできる. (2)以降は,単振動であるから、時間追跡もエネルギーでの扱いもできる. そ こで,演習8-1 と同様に,指示に従って各手順を確認しておく. よって、仕 物体と に

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