中3物理　この問題を教えてください🙇🏻‍♀️

理科

中学生

解決済み

2ヶ月前

中3物理　この問題を教えてください🙇🏻‍♀️
1〜2行目に糸を引く力がした仕事は等しいと書いてあるのに、糸を引く距離は同じとはどういうことなのでしょうか？
斜面が緩やかな方がたくさん引かないと仕事は同じにならないのではないでしょうか？
また、もし仮にたくさんひいたのなら位置エネルギーが大きくなって、それに伴い運動エネルギーも大きくなるのでは？と思いました。
位置エネルギーだけ小さくて運動エネルギーだけ大きくなるのがよくわかりません。

問1 物体の運動とエネルギーについて調べるために,次のような実験を行った。これらの実験とその結果について,あとの各問いに答えなさい。ただし, 用いた記録タイマーは1秒間に 50 打点する百ものとする。また, 記録タイマーとテープとの間の抵抗,台車と斜面との間の摩擦、滑車と糸との器間の摩擦、台車にはたらく空気の抵抗,糸と滑車の質量および台車の大きさは考えないものとする。さらに,糸は伸び縮みしないものとし,台車は斜面を上りきらないものとする。〔実験1] 図1のように, 水平な床の上に斜面を作って固定し,この斜面上にテープをつないだ台車を置き、静止させた。台車の他方には糸をつなぎ, たるまないように滑車に通した。糸を引く直前に記録タイマーのスイッチを入れ, 一定の大きさの力で糸を引き, ある距離を引いたところで糸をはなした。糸を引くと台車は斜面を上っていき, 糸をはなした後も運動を続けた。図2は、このときのテープを, 打点がはっきりと分離できる適当な点から5打点ごとに切り取り、順に用紙にはり付けたものである。ただし, 打点は省略してある。 25.0 滑車糸糸を引く向きテ | 20.0 ← テープ台車の長さ 15.0 10.0 5.0 記録タイマー〔cm〕 0 床図 1 WHEEXABCDEFG 5 5打点ごとのテープ〔実験2] 図3のように、図1の斜面の角度を小さくし,斜面上金に台車を置くときの床からの高さ,糸を引く力の大きさ, および糸を引く距離を〔実験1〕と同じにして同様の実験を行った。図2 滑車糸糸を引く向き → テープ台車記録タイマー床問図3 [実]

(次の 1〕と〔実験2] における,糸をはなした瞬間の台車の速さについてのは、〔実験考察である。文中の( X ), ( y )に最も適するものをそれぞれの選択肢の中から一つずつ選び、その番号を書きなさい。〔実験 1〕と〔実験 2] において,糸を引く力がした仕事は等しいので,台車がもつ力学的エネルギーは等しいと考えられる。また,糸をはなした瞬間の台車は2種類のエネルギーをもち, これらの和が力学的エネルギーである。 [実験 1〕と〔実験 2] では,糸をはなした瞬間の台車の床からの高さが異なるため,そのときの台車がもつ2種類のエネルギーの大きさもそれぞれ異なる。糸をはなした瞬間の台車がもつ2種類のエネルギーの大きさをそれぞれ比べると, 〔実験1] の台車と比べて [実験 2] の台車がもつ( X )と考えられる。したがって, 糸をはなした瞬間の台車の速さは(Y)。 Xの選択肢位置エネルギーも運動エネルギーも大きい 2. 位置エネルギーも運動エネルギーも小さいき 3. 位置エネルギーは大きく運動エネルギーは小さい 4. 位置エネルギーは小さく運動エネルギーは大きい Al Yの選択肢 1. 〔実験1] の方が速い 2. 〔実験2] の方が速い 3. [実験1] と [実験2] で等しい本

回答

✨ ベストアンサー ✨

ゆら🦢

2ヶ月前

仕事⇒【斜め方向だろうが鉛直方向だろうが関係無く】純粋に動いた距離
位置エネルギー⇒【鉛直方向に】動いた距離
です。実験1,2では、糸を引く距離は同じだから台車が動く距離も一緒です。仕事=上下に動かした距離だと思っていませんか？斜めに動かしていたとしても仕事にカウントされます！【同じ力で】【同じ長さ】引っ張ったから、与えた仕事は同じになります。
一方で、位置エネルギーは【上下方向】のみです。図を見ると、実験1の方が斜面が急だから、同じ長さの糸を引っ張った時、実験1の方が台車が高く上がります。だから、位置エネルギーは実験1が大きく、実験2は小さいです。
また、【与えた仕事は同じ】なので、力学的エネルギー保存の法則から、運動エネルギーは実験2の方が大きいです。つまり、実験1は【与えた仕事が位置エネルギーの増加にたくさん使われて】実験2は【与えた仕事が運動エネルギーの増加にたくさん使われた】ってことです！