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物理 高校生

(3)の解説で 30N×200m×cos180°とありますが、この180°はなぜ必要なのですか?

例題1 仕事 質量50kgのスキーヤーが, 傾きの角30° の 斜面に沿って雪面上を 200m すべりおりた。こ のとき, スキーヤーには斜面から大きさ 30Nの 一定の摩擦力がはたらいていた。 重力加速度の 大きさを9.8m/s" として, 次の問いに答えよ。 (1) 斜面をすべりおりる間に, スキーヤーには たらく重力のした仕事はいくらか。 (2) この間に,斜面からスキーヤーにはたらく垂直抗力のした仕事はいくらか。 この間に,斜面からスキーヤーにはたらく摩擦力のした仕事はいくらか。 (4) スキーヤーにはたらく合力のした仕事はいくらか。 10 ① 指針 合力のした仕事は, それぞれの力のした仕事の和に等しいことに着目する。 解 (1) 重力のした仕事を W.[J]とすると,「W=Fscos0」より, W.=50 kg×9.8m/s°×200 m×cos(90°-30°)=4.9×10' J (2) 垂直抗力のした仕事を W。[Jとすると, 垂直 抗力の向きは斜面に垂直であり, 常に変位の向き と垂直なので, cos 90°=0 だから, Wa=0J (3) 摩擦力(動摩擦力)のした仕事を W。[J]とすると, → p.75式(2) 垂直抗力 摩擦力 15 変位 130° 90°-30° W。=30 N×200 mXcos180°=-6.0×10°J (4) スキーヤーにはたらく合力のした仕事を W[J]とすると, Wはそれぞれの力 (重力, 垂直抗力, 摩擦力)のした仕事の和に等しいので, W=W.+W.+ W。=4.9×10'J+0J+(-6.0×10° J)=4.3×10'J 20 重力 スキーヤーにはたらく重力を, 斜面に沿った方向と斜面に垂直な方向とに 分解する。このうちの重力の斜面に垂直な方向の成分と垂直抗力とはつり合 っている。したがって, スキーヤーにはたらく重力と垂直抗力,および摩擦 力の合力は,重力の斜面に沿った方向の成分と摩擦力の合力に等しい。この 合力の向きは変位の向きと同じ向き(斜面に沿って下向き)であり, その大き さは50 kg×9.8 m/s°×sin30°-30N=2.15×10° N である。よって, 合力 のした仕事 Wは,「W=Fs」より, W=2.15×10° N×200 m=4.3×10'J となる。これより,合力のした仕事はそれぞれの力のした仕事の和に等しい, 5 → p.74 式(1)

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物理 高校生

高2の物理の問題です。 (1)の「加えた力の仕事」と、「重力がした仕事」って、赤い四角で囲んだ図の矢印だとどの矢印をさしてますか?加えた力の仕事を表してる矢印は、たぶんF0ですよね。重力がした仕事を表してる矢印がどれか全くわからないです。

5. 仕事と力学的エネルギー 51 基本例題20 仕事と仕事率 図のように,傾きの角が30°のなめらかな斜面上 0.50m/s にある質量2.0kg の物体に, 斜面に平行な力を加え, 斜面に沿って一定の速さ0.50m/s で10m引き上 げた。重力加速度の大きさを9.8m/s? とする。 (1) 物体に対して, 加えた力と重力がした仕事はそ れぞれいくらか。当の禁自 向お小 クいは (2) 加えた力の仕事率はいくらか。avm8.0 ちち大の奥時t広重 さ 2.0N 10m 2.0 kg M08 の 30° 解答一定の速さで動くので, 物体が受ける斜面方向 の力はつりあうから,加えた力の大きさ Fo[N]は、 Fo=(2.0×9.8)×sin30°=9.8N 8A1 (1) 加えた力と重力のした仕事をそれぞれ, W(), Wa[J]とする。 加えた力の向きに 10m移動したので, W=Fxから, 垂直抗力 N F。 移動の 向き sin30°1 2 mgsin30% mgcos30° 30° 130° 重力 mg(2.0×9.8N) W=9.8×10=98J 重力とは逆向き(鉛直上向き)に10×sin30°=5.0m移動したので, W=-Fxから, さち高さ am 加えたカ…98 J, 重力…-98J Wa=-(2.0×9.8)×5.0=-98J (別解)重力の斜面方向の分力は移動の向きと逆向きに 9.8Nだから, W=-Fxから, Wa=-9.8×10=-98J 斜面に垂直な方向の分力は仕事をしない mD.0= Jの (2) 加えた力の仕事率 P(W]は, P=Fuから, P=9.8×0.50=4.9W 4.9 W

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物理 高校生

答えの解き方が分かりません! 答えには5.0Nとありますが20/3になりました。 やっぱり間違ってますか?笑 問題集ではsinθcosθを使っていますが私は使わない方法で解いています!

4運動の法則 41 基本問題91, 92 基本例題12) 摩擦力 水平な床の上に,重さ10N の物体が静止している。 物 体と床との間の静止摩擦係数は 一 である。物体に, 水平から 30°上向きの力を加えて, カの大きさを少しず つ大きくしていくとき,何Nよりも大きくなると物体が 動き出すか。 10N 130° の am) 加える力を大きくしていくと, 物体 が床から受ける静止摩擦力も大きくなっていく。 物体が動き出す直前では, 静止摩擦力は最大摩擦 力となる。そのときの力を図示し,水平方向,鉛 直方向の力のつりあいの式を立てる。 これらの式 と,最大摩擦力F。=μN の式を利用する。 物体が動き出す直前に加えている力 をf[N], 最大摩擦力をF。[N], 垂直抗力をN[N] とすると,物体が受ける力は図のようになる。 指針 fsin30°=-(N) 2 f[N] S N[N] fcos30°=/IN) - 30° V3 2 F.[N) 解説 A 0| 10N Sti受日 F。は最大摩擦力なので, F。=μN の式が成り立つ。 これに式の, のを代入すると, 水平方向の力のつりあいから, V3 -f-F。=0 V3 F。=- …0 -f V3 -f= 方1ロー台) 2 2 鉛直方向の力のつっりあいから, 2 V3 f 両辺に(3 をかけて, N+--10=0 2 N=10-号 …の 2 f メ=10- 2=10 3 f=5.0N 第1章 九と通重

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