基本例題 23 仕事 A 長さ 0.20mの軽い糸に質量 5.0kgのおもりをつけた振り子 がある。 図のように,糸が鉛直線と 60°の角をなす位置Aから おもりを静かにはなした。 重力加速度の大きさを9.8m/s2と する。 おもりがAからBまで移動する間に, 糸が引く力がおも りにする仕事 W1 〔J〕, 重力がおもりにする仕事 W2 〔J〕 をそれ ぞれ求めよ。 5.0kg B 指針 おもりにはたらく力は糸が引く力と重力である。 おもりの動く向きと反対向きにはたらく 力は負の仕事をし, おもりの動く向きに垂直にはたらく力は仕事をしない。 解答糸が引く力はおもりの運動の向きに垂 0 0. (2) 直にはたらくので仕事をしない。 0.20m 0.20×1/ 60° ① Wi=0J =0.10m AとBでの位置エネルギーの差が, 重 力がする仕事に相当するので 糸が 引く力 0.20-0.10 「U=mgh」 より 重力 W=5.0×9.8×0.10-0=4.9J 基準水平面 基本例題 24 仕事と運動エネルギー あらい水平面上で質量 4.0kgの物体を初速度5.0m/sです べらせた。 物体と水平面との間の動摩擦係数を0.20,重力加速 度の大きさを9.8m/s" とする。 (1) この物体が止まるまでに, 動摩擦力がする仕事 W は何Jか。 (2) この物体が止まるまでにすべる距離xは何mか。 針 (1) 物体の運動エネルギーの変化が動摩擦力がした仕事に等しい。 (2) 動摩擦力の向きは移動の向きと反対なので,仕事はW=-Fx AN (1) W=12mx02-12m2 F =0-1×4.0×5.0²=-50J (2) 動摩擦力の大きさは F = 0.20×(4.0×9.8)N 「W--Fx」 より W <-50 -0.20 x (4.0×9.8) AQ =0.10m Bl Vo mg » 110 60° 0.20m 0.20m ►► 112 5.0m/s