エネル 準面 的工 基本例題 17 図のような、 水平となす角が30° のなめらかな斜面 500さ AC がある。 質量40kgの物体を斜面上でゆっくりと AからCまで引き上げた。 重力加速度の大きさを 9.8 m/s2として,次の各問に答えよ。 心のも (1) 物体を引き上げる力Fの大きさは何Nか。 (2) 力Fがした仕事は何Jか。 (3) 物体にはたらく重力がした仕事は何Jか。 =40×9.8× = 1.96×102N 2.0×102N N mgsin30° 指針 (1) 「ゆっくりと引き上げた」とは, (2) 物体は,力Fの向きに10m移動しているの 力がつりあったままの状態で, 物体を引き上げ で、 仕事 W は、 W=(1.96×10²) ×10=1.96×10°J たことを意味する。 斜面に平行な方向の力のつ りあいの式を立て,Fの大きさを求める。 (2) (3) W=Fscose を用いる。 解説 (1) 物体にはたらく力は, 図のよ うになる。斜面に平行な方向の力のつりあいか ら, F=mgsin30° 130° mg mgcos30° A 30° 1300 10m =-1.96×10'J エイルキ一 |基本問題 141 =-1.96×10'J B 2.0×10J (3) 重力物体が移動する向きとのなす角は 120°である。 重力がする仕事 W'は, W'=(40×9.8) ×10×cos120° -2.0×10.J 別解 (3) 重力は保存力であり、その仕 事は,重力による位置エネルギーの差から求め られる。 点Aを高さの基準とすると, 点Cの高 さは10sin30°=5.0mであり, 仕事 W' は, W'=0-mgh=0-40×9.8×5.0 -2.0×10'J 第Ⅰ章 力学Ⅰ