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傾斜角θ=20°の斜面に沿って質量10kgの物体を2m引き上げる。
斜面と物体との摩擦係数をμ=0.3とする

(1)物体を引き上げるに要する力はいくらか
(2)このとき必要なエネルギーはいくらか
(3)摩擦によって失われるエネルギーはいくらか、またこの場合の仕事の効率は何パーセントか。

上記の問題の解き方と解答を教えてもらえないでしょうか。
簡単な問題なのかもしれませんが、テキスト等みても解らなかったので質問させてもらいました。

よろしくお願いいたします。

「物理の問題で困っています。」の質問画像

A 回答 (2件)

まず、sin 20 でしゃめんの距離を垂直に上げるときと比較する(計算する)



F = ? G と H の公式があるはず、

摩擦係数というのは、何もない時の計算量にそのままかければよい。

一つ一つの意味と、それぞれの公式が何をどうしているのかをひも解いてください。
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(1)引き上げるときには


・物体にかかる重力の、斜面方向の成分
・摩擦力
の和に打ち勝つだけの力が必要です。前者は
mgsin20°
であり、後者は物体が斜面から受ける垂直抗力に摩擦係数をかけたもの、つまり
μmgcos20°
になります。
(2)必要なエネルギーは
・物体の位置エネルギーの増加
・摩擦力に抗しながら物体を動かす仕事
の和になります。前者は(物体の高さの変化は2sin20°なので)
2mgsin20°
であり、後者は摩擦力*移動距離に等しいので
2μmgcos20°
です。
(3)物体の温度変化などがないとすれば、移動前後で変わっているのは物体の高さだけですから、(2)のうち摩擦力に抗して物体を動かす仕事は摩擦によって失われ、物体が得るエネルギーは位置エネルギーの増加分だけです。
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