Question

さな

(4)が分かりません
答えはウです
解説よろしくお願いします🙇‍♂️

1 重さが5Nの物体を用いて次の実験を行った。 図1
ただし,ひもと滑車,物体と斜面の間には摩擦
がはたらかないものとする。 また,100gの物体
にはたらく重力の大きさを1とする。
実験 1 図1のように,物体をばねばかりにつ
あるし.6cm/sの速さで真上に30cm引き上げた。
物
一体
図2
動滑車
図3
30cm
実験 2 図2のように, 動滑車にひもを通して,物体が7.5cm/sの速さで動くように、
物体を真上に30cm引き上げた。 この間、ばねばかりは3.2Nを示していた。6
実験 3 図3のように、斜面を用いて物体を一定の速さで床から30cmの高さになる
まで引き上げた。 この間, ばねばかりは2Nを示していた。
(1) 計算実験1で, 手が物体に行った仕事の大きさは何Jか。
(2) 計算実験2で用いた動滑車の質量は何gか。
(3) 計算実験3で物体を引き上げるのにかかった時間は、実験2よりも2秒短かった。
実験3で手が物体に行った仕事の仕事率は何Wか。
317
(4) 実験1~3での仕事の大きさの関係として正しいものを,ア~エから選びなさい。
ア 実験 1 = 実験2 = 実験 3 イ実験1>実験2 = 実験 3
ウ
実験1=実験3<実験2
I
実験1 = 実験2 <実験3

Answer 1

たなか

実験1と実験3では、物体だけをばねばかりで引いており、同じ高さに移動させているので、仕事の原理から、仕事の大きさは変わりません。また、(2)から実験2では物体と動滑車を引いているため、動滑車を引く分、加えた力が大きくなるため、実験1と実験3より仕事の大きさは大きくなります。
したがって、この場合の答えは実験1=実験3＜実験2となります。

ちなみに、実験2で、ばねばかりが2.5Nの値を示していれば、動滑車の質量は無視できることになるので、仕事の大きさは変わらず、実験1=実験2=実験3となります。

参考になれば、幸いです。

さな

実験3のとき斜面に沿って引き上げても30cm引き上げたことになるのですか？

たなか

確かに斜面に沿って引き上げる距離は変わります。

実は、斜面を使った仕事の求め方は次の2通りがあります。

①力(N)✕力の向きに動いた距離(m)

②重力(N)✕高さ(m)

同じ仕事について求める式なので、①と②の値は同じになります。さなさんが指摘されているのは、①の式を使った場合だと思います。ただ、問題文で力の向きに動いた距離(斜面に沿って引き上げた距離)がわからないので、②の式を使って考えています。

わかりにくくて、すみません🙇

さな

理解できました
ありがとうございます