Question

かん

(3)の問題で、鉛直上方に引き上げているのに仕事が0Jにならないのはなぜですか？お願いします🙇

92.仕事の原理● 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/s? とする。
(1) 引き上げるために必要な力 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 W[J] を
20kg
30°
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W"
(J]を求めよ。
(4)斜面と物体との間に摩擦があり, 動摩擦力が 22Nであった。斜面にそって10m引
き上げるのに必要な仕事 W"[J] を求めよ。
日1

のここがポイント
斜面を使うと物体を引き上げる力は小さくなるが, 引き上げる距離が長くなる。そのため、同じ高さ
まで鉛直上方に引き上げる場合と,仕事は等しくなる。
92
解(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(図a)"。よって
F=20×9.8×sin30°=98N
(2) 斜面にそって引く力は98Nなので, 仕事
wの式「W=Fx」より
F(N)
1「ゆっくり」引き上げる
とは,力のつりあいを保ちな
がら引き上げることである。
2
|30°
キ30° 20×9.8N
W=98×10=9.8×10°J
図a
100
(3)斜面にそって 10m引き上げたときの高
さん[m] は,図bより
小本工(
2 直角三角形の辺の長さの
比より h:10=1:2
2
10m
2
h=10×sin30°=5.0m°
物体を鉛直上向きに引き上げるために必
要な力は重力カとつりあっているので
20×9.8N となる。「W=Fx」より
W'=(20×9.8)×5.0=9.8×10°J。
(4) 物体を引き上げる力F'[N]は,重力の斜
面にそった成分と動摩擦力の合力とつり
あう(図c)。よって
30°
h=10×ラ=5.0m
としてもよい。
30°
on図b
tic
回 斜面を用いると, 引く力
を小さくすることはできるが、
仕事を減らすことはできない
(仕事の原理)。
F'(N)
98N)
22N-
F'=98+22
30°
また,「W=Fx」より
W"=(98+22)×10=1.2×10°J
図c

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

台湾人(嘘

仕事が0になるのはW=Fxの式のなかのものが0になるときだけです。(例　距離が0m)
鉛直上方に引き上げると、距離も重さも重力もあるので仕事があることになります。
ちなみに、これは斜面なので傾きがあります。だから、斜めに10m動かしているけど、鉛直上方に5m動いたと見なしています。

かん

ありがとうございます。解いてみます！