高校物理 固定された傾斜θの斜面台にて質量mの物体を高さhの所から静かに離した。斜面台の抵抗と空地抵

高校物理
固定された傾斜θの斜面台にて質量mの物体を高さhの所から静かに離した。斜面台の抵抗と空地抵抗は無視する。
1、力学的エネルギー保存則から床に着いた時の瞬間の速さを求めてください
2、物体がそこに着くまでの過程で、重力の斜面方向成分が物体に行う仕事はいくらになるか求めてください。また、その仕事による運動エネルギーの変化量を求めて、1と比較して結果が意味するものを述べて下さい。

途中まででも良いのでよろしくお願いします

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2020/07/15 09:45

No.2 です。

「お礼」に書かれたことについて。

＞2番です。W=Fd cosθですよね。

「d」とは「斜面の長さ」のことですか？　面倒でも必ず定義は明確にしてください。
だとすると「d cosθ」は「斜面の水平方向の距離」になりますが、それが何に関係するのですか？

物理でいう「仕事」とは、「力」と「その力の方向にどれだけ移動したか」の積です。「斜面の水平方向」にはもともと力は働いていませんから、仕事をする力そのものがありません。
斜面方向の力は「重力の斜面方向の成分」であって、元々の力ではありません。もし「重力の斜面方向の成分」のそのまた「水平方向の成分」を使うのであれば、それで分けた他方の分力である「重力の斜面垂直方向の成分」の「水平方向の成分」も加えないといけないし、全体の仕事を求めるためには「重力の斜面方向の成分」の「鉛直平方向の成分」、「重力の斜面垂直方向の成分」の「鉛直方向の成分」も加えて「全仕事」を計算しないといけません。

「斜面方向の力」と「斜面方向の移動距離」で「仕事」を求めるのなら、「斜面に垂直な方向の移動距離」はゼロですから、「斜面に垂直な方向の仕事」はゼロになります。従って
・斜面方向の力：mg*sinθ
・斜面の長さ：d = h/sinθ
をかけ合わせたものが重力の「全仕事」になり
　W = mg*sinθ * (h/sinθ) = mgh
となります。

これは
・重力の斜面方向の成分のした仕事によって、物体の位置エネルギーが減少した（斜面下端で 0 になる）
・重力の斜面方向の成分のした仕事によって、物体の運動エネルギーが増加した（斜面上端では 0 だったものが、斜面下端で最大になる）
ということです。
かつ、「重力の斜面に垂直な方向の成分」は仕事をしていませんから、これが「重力のした全仕事」になります。

この回答へのお礼

わかりました！！ありがとうございました！

お礼日時：2020/07/15 11:30

No.3 回答者： 。丸。 回答日時： 2020/07/15 06:53

お礼に対して

その通りです。そうすれば速さが求めれるはずです。
また斜面の移動距離をdとすればdsinθ=hであるのでdは求められますね。図で書いて確認してみてください。あとは斜面に平行な成分をかけるだけで仕事をもとめられます。

この回答へのお礼

ありがとうございました！！！

お礼日時：2020/07/15 11:30

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2020/07/15 00:45

＞斜面台の抵抗と空地抵抗は無視する。

あまり聞かない言い方だ。「摩擦」と「空気抵抗」かな？

1.「力学的エネルギー」とは何のことか理解していますか？
この場合には何ですか？

2. 物理でいう「仕事」とはどのようなものですか？　それとエネルギーとの関係は？

その基本が分かっていなければ、この問題にとりかかる以前の話です。
その基本が分かっていれば、質問などせずに解けるはずです。

この回答へのお礼

2番です。W=Fd cosθですよね。
力の大きさFと移動距離dの求め方が分かりません、、

お礼日時：2020/07/15 01:47

No.1 回答者： 。丸。 回答日時： 2020/07/15 00:12

1.床の位置を基準とした時の始めの位置エネルギー=床についた時の運動エネルギーで速さは出せます。

2.斜面成分はmgsinθであり、三角関数を用いて物体が滑った斜面の距離をhとθを使うことで出せるので仕事も出せますよね。それを求めることができれば関係はおそらく一目瞭然でしょうね。がんばってください。

この回答へのお礼

床に着いた時の運動エネルギーが分かりません。1/2 m V^2でしょうか？

お礼日時：2020/07/15 01:31