質問: 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。 教えてくださいお願いしますm(_ _)m
回答: 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]