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152 第7章 運動とエネルギー
計算アシスト
仕事と仕事率(動滑車を用いたとき)
次の実験について、あとの問いに答えなさい。 ただし、質量100gの物体にはた
らく重力の大きさを1とし、ワイヤーと動滑車の間には摩擦力ははたらかないも
のとする。また、動滑車 ワイヤーおよびばねばかりの質量は無視できるものとする。
右の図のように、動滑車を用いておもりA~Cを床から真上にモーターでゆっく
と引き上げた。このとき、ばねばかりが示す値おもりの高さ、ワイヤーを引いた
時間、モーターが1秒間に引くワイヤーの長さを記録した。 表は, 実験の結果と、 使
用したおもりの質量および各おもりが受けた仕事の仕事率をまとめたものである。
C
「おもり
3.2
「おもりの質量(kg)
④ 16
ばねばかりが示す値[N]
おもりの高さ(cm)
7.5
モーターでワイヤーを引いた時間[s]
モーターが1秒間に引くワイヤーの長さ[cm]
仕事率〔W〕
･･･
仕事率は,
1113 13 11:00
A
2
1
400
④
90.24
10KO.13
240508 = 1,90
16
(1) ②② にあてはまる数値を、次の①~④にあてはまる数値を答えながら求めなさい。
1
(2) 表のエ〜⑦にあてはまる数値をそれぞれ求めなさい。
ON
6.5 (6)ライン148200
15
オ 16
8
4.8
②24
Nx0.13m
0.5
= ③ 13 秒かかるにあてはまる, モーターで糸を引いた時間 〔s] )。
ばねばかりが示した値〔N〕 × ワイヤーを引いた長さ 〔m〕
0.07
モーターでワイヤーを引いた時間 [s]
16
よってにあてはまる数値=
③ 13S
of 131130
10
「仕事率を求めるときの, ばねばかりが示した値[N] ×ワイヤーを引いた長さ [m] は、
| おもりにはたらく重力〔N〕×おもりの高さ [m] を使用してもよい。
モーター
スタイルものさし」
実験には動滑車を用いているため、ばねばかりはおもりAにはたらく重力の半分の値を示す。
2750
1① 20 N
N
=② 10
よってにあてはまる数値 =
2
一方、動滑車を用いた場合、引いたワイヤーの長さは、おもりAが移動した距離の2倍になる。
よって、ワイヤーを引いた長さ[cm] = 6.5cm×2=13cm となる。
モーターは1秒間に1cmのワイヤーを引くので、 13cmの長さを引くのには、
13cm
1cm/s
から求められる。
6.13
×10.
to to
Ⓒ
(
16×0.13
of w
滑車
おもり
Ⓒ = 0,24
=0,24x⑦
2 右の図のようにし
つなぎ、斜面に沿-
移動させた距離上
動させるのにかかっ
斜面の角度をさま
させて、物体B~
①と同様の操作を行
を記録した。 表は
物体A~Dの質
ものである。
= 2.4
17:10
#
とし、面と
②24N〕.④(16秒 ] ⑦[0112]
( 16N 101 104) 10
大の火
}
(1) にあてはまる
ながら求めなさい
「同じ仕事を
物体にはたらく
= ばねばかりた
という関係が
物体Aにはた
ては
また、仕事
から求める
よって、
物体Aを
物体に
たと
