Question

こー

（a）でなぜどちらの問題ともマイナスがつくのでしょうか？

(1) 質量 5.0kgの物体に外力
を加え, なめらかな斜面
にそって物体を点0から
点Aまでゆっくり運ぶ。
(a) 重力のする仕事 W1 〔J〕 を求めよ。
(b) 外力のする仕事 W2 〔J〕 を求めよ。
2.0m
30°
A

(2) ばね定数 30N/m のばねに物体をつけ, 外力を
加えて自然の長さから0.10m だけゆっくりと引
き伸ばす｡
(a) 弾性力のする仕事 W] 〔J〕 を求めよ。
(b) 外力のする仕事 W2〔J〕 を求めよ。

3 (1) 重力による位置エネルギーの基準を点0の
高さとする。
点 0 での重力による位置エネルギーはU=OJ
点Aでの重力による位置エネルギーは
UA = 5.0 x 9.8×2.0sin30°= 49J
(a) このとき,重力は負の仕事 W, をする。
Wi=U-UA=0-49=-49J
(b) 一方, 外力は正の仕事 W2 をする。
W2=49J
(2) 自然の長さのときの, 弾性力による位置エネルギ
ーはU=OJ
ばねを 0.10m だけ引き伸ばしたときの, 弾性力に
よる位置エネルギーは Ua = 1/23)
UA= x 30 × 0.10² = 0.15J
(a) このとき, 弾性力は負の仕事 W1 をする。
Wi=Uo-UA=0-0.15=-0.15J
(b) 一方, 外力は正の仕事 W をする。
W2 = 0.15J

Answer 1

計算が苦手なでんぷん。

どちらも力と変位が逆向きに近いからです。
別の言い方をすると、力と変位の間の角度をx
としたとき、cos(x)が負の値になるからです。

計算が苦手なでんぷん。

あい。

計算が苦手なでんぷん。

ちなみに(2)の場合は弾性力と変位は完全に反対向きですから、弾性力と変位のなす角度は180°です。
cos(180°)=−1は便利なので覚えておきましょう。