力学

【演習】仕事(三角比編)

物理基礎【力学】補講『仕事(三角比編)』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

仕事(三角比編)物体の移動方向に対して,力が斜めを向いている場合,力のする仕事はどのように計算されるのでしょうか?...
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問題

[Level.1]
あらい水平面上の物体に,水平方向から60°の向きに80Nの力を加え,水平方向に0.60m移動させた(図1参照)。 加えた力がした仕事はいくらか。

[Level.2]
以下の図2のように,水平面とのなす角がθのなめらかな斜面がある。 質量m[kg]の物体がこの斜面上をL[m]だけすべり降りたとき,重力がした仕事を求めよ。 ただし,重力加速度はg[m/s2]とする。

[Level.3]
物体に力がはたらいていても,物体が動かなければ,その力のする仕事は0Jである。 また,物体の移動方向と垂直な力がする仕事も0Jである。 この2つ以外に,「力がはたらいているが,その仕事は0J」という場合はあるか。 あればその例を示し,なければそれを証明せよ。

この下に答えを載せていますが,まずは自力で考えてみましょう。


答え

[Level.1]
24J

[Level.2]
mgLsinθ

[Level.3]
ない。 W=Fxcosθより,W=0となるのはx=0,またはcosθ=0しかありえないため(仮定よりFは0でない)。

(※ 解説は現在準備中。)