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②と③の問題がどうしても分かりません。
教えてくださいお願いしますm(_ _)m

「②と③の問題がどうしても分かりません。 」の質問画像

A 回答 (1件)

① 運動エネルギーは分かりますね?



② 「力学的エネルギー保存」とは、摩擦や空気の抵抗といった「ロス」(最終的に熱になる)が
なければ、「運動エネルギーと位置エネルギーの和が一定に保たれる」(ここではそれ以外の「ばねの弾性エネルギー」といった力学的エネルギーがないから)
というものです。
床の高さを位置エネルギーの基準にすれば、
・B点では運動エネルギーのみ(位置エネルギーはゼロ)
・A点では位置エネルギーのみ(一瞬静止するので運動エネルギーはゼロ)
なので、A点の運動エネルギーが、B点の位置エネルギーに変わることになります。

つまり
・B点の運動エネルギー:(1/2)mv^2 = (1/2) * 2.0[kg] * (6.0[m/s])^2 = 36 [J]
・A点の位置エネルギー:mgh = 2.0[kg] * 10[m/s^2] * h[m] = 20h [J]
この2つが等しいので
 20h = 36
→ h = 1.8 [m]

③ 問題文の下に「摩擦のした仕事 = 摩擦力 × 距離」と書いてありますね。
物理でいう「仕事」とは、ある「力」が「その力の方向にどれだけの距離を動かしたか」ということで定義されます。
そして、「された仕事」「他にした仕事」分だけ力学的エネルギーが変化します。
つまり「仕事とエネルギーは等価」なのです。

A点まで登った物体は、そのままの「力学的エネルギー」を持ったままB→Cと進みます。
力学的エネルギーが一定なので、最初にB点で「左向き」だった速さと同じ「右向き」の速さでC点まで進みます。
その運動エネルギーが、C→Dの間に「摩擦力」に「された仕事」分だけ減少します。
ここでは「摩擦力の方向」は「左向き」、動いた距離は「右向き」ですから、「摩擦力のした仕事=物体がされた仕事」は「マイナス」になります。
「仕事」は、上に書いたように「その力の方向のどれだけ動いたか」ということだからです。

ということで、
 摩擦力のした仕事 = 失った運動エネルギー
です。

摩擦力の大きさは 4.0[N] と与えられているので、摩擦力のした仕事は
 4[N] * (-L [m]) = -4L [J]

物体が失った運動エネルギーの大きさは
 (1/2)mv^2 = (1/2) * 2.0[kg] * (6.0[m/s])^2 = 36 [J]
ですから、
 -4L = 0 - 36
→ L = 9[m]
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この回答へのお礼

ありがとう

詳しく説明して下さってありがとうございます
m(_ _)m

お礼日時:2020/08/24 12:11

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