力学

【演習】仕事の原理と仕事率

物理基礎【力学】第24講『仕事の原理と仕事率』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。

仕事の原理と仕事率道具を使うのは人間特有の行為ですが,使う理由はもちろん「使ったほうが便利だから」です。道具を使って仕事をすると具体的にどう便利になるのかを物理的に考察しましょう。...
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問題

[Level.1]
動滑車を組み合わせて,物体を持ち上げるのに必要な力が,滑車を使わなかった場合に比べて4分の1で済む道具を作った。 この道具で物体を1.0m持ち上げるには,ひもを何m引けばよいか。

[Level.2]
ある物体を2.0✕102Nの力で3.0m持ち上げるのに,1分かかった。 力がした仕事と仕事率をそれぞれ求めよ。

[Level.3]
てこを使って物体をゆっくり持ち上げたい。 てこの端Aを力点にすると,持ち上げるのに必要な力は50N,かかった時間は10秒だった。 次に物体を最初の状態に戻し,先ほどより支点に近い位置Bを力点にすると,持ち上げるのに必要な力は1.0✕102N,かかった時間は8.0秒だった。 効率よく仕事ができたのはA,Bのうち,どちらを力点にしたときか。

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]
4.0m

[Level.2]
仕事:6.0✕102J
仕事率:10W

[Level.3]
B

(※ 解説は現在準備中。)