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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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理科 中学生

こちらの問題の(1)の③についてです。答えは二枚目の写真の通りなのですが、どうしてこうなるのかが分かりません!教えていただけたらありがたいです!(ちなみに3枚目は解説です)

まとめの問題B 図1 物体A 体積や重さは無視できるものとする。 (美験1J回 空気中で物体Aをばねばかりにつるしたところ、ばねばかりは 0.8Nを示した。 次に,Aを水そうYに入れると, Xに入れたときと同様に, 水そうの底で静止した。 3 空気中でAをばねばかりにつるし、 図2のようにAをXにゆっ くりと沈めていき, 液面からAの下の面までの距離維とばねばか りの示す値を調べベた。 次に, AをYに沈めていき, Xに沈めたと きと同様に調べた。表は, 実験結果についてまとめたものである。 液面から物体Aの下の面 までの距離[cm) ばねばかりの水そうX|0.80 示す値(N] 図2 ばねばかり 細い糸 水そうX 液面 ン水 1 2 3 4 物体A 0 0.50 0.50 0.44 0.70 0.60 水そうY| 0.80 0.68 0.56. 0.44 [実験2] 図3のように, 物体Aを横に並べてつな 図3 図4 ばねばかり いだ高さ 3cmの直方体を物体B, 縦に並べ てつないだ高さ6cmの直方体を物体Cと し、図4のように空気中でB, Cをそれぞ ればねばかりにつるし, 水そうXに実験1と同様にゆっくりと沈め, 液 面から物体の下の面までの距離とばねばかりの示す値をそれぞれ調べた。 物体B 物体C 細い糸 物体B 物体C 口(1) 実験1について, 次の各問いに答えなさい。 口D 次の文の 水そうXの底で静止している物体Aにはたらく重力の大きさは ]Nである。Aを水そうYに沈 めていき,液面からAの下の面までの距離が2cmとなったとき,Aにはたらく浮力の大きさはLD に当てはまる数値を,それぞれ答えなさい。 ) O Nである。 ■② 水1cm°の質量と食塩水 1cm°の質量の比を, もっとも簡単な整数の比で求めなさい。 [ 口3 次の文の 物体Aを2つのばねばかりを用いて空気中でつるした。図5 のように,Aをつるしている糸を延長した線とそれぞれのばねば かりにつないでいる糸がつくる角の大きさがそれぞれ60°となっ たとき,2つのばねばかりの示す値の合計は Nである。次 に、この角度を保ちながら, Aを水そうXにゆっくりと沈めた。 液面からAの下の面までの距離が6cmとなったとき, 2つのば に当てはまる数値をそれぞれ答えなさい。 ) OC 図5 ばねばかり コD 60° 60° 細い糸 物体A ねばかりの示す数値の合計は、 そうの底に達していないものとする。 INである。ただし、 Aは水 図6 コ (Cロ コ一つ

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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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