力学

【演習】力学的エネルギーと非保存力

物理基礎【力学】第30講『力学的エネルギーと非保存力』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。

力学的エネルギーと非保存力力学的エネルギーはいつも保存するのではなく,保存力が仕事をするときだけ保存する,というのがポイントでした。裏を返せば,非保存力が仕事をする場合には保存しないということ。保存しない場合は計算できないのでしょうか?...
Contents

問題

[Level.1]
物体に糸をつけ,斜面に沿って引き上げた。 引き上げる前後で物体の力学的エネルギーはどうなるか。 正しいものを選べ。 ただし,物体と斜面の間に摩擦はないものとする。
(ア)増加する (イ)減少する (ウ)変化しない

[Level.2]
以下の図1のように,地点Aより上がなめらかで,下があらい斜面がある。 この斜面のAより上を,質量10kg物体が運動している。 物体はAを2.0m/sで通過した後,1.0m進んだ地点Bで止まった。 重力加速度を9.8m/s2として,AB間で動摩擦力が物体にした仕事を求めよ。

[Level.3]
以下の図2のような,両側をなめらかな斜面に挟まれたあらい水平面がある。 質量5.0kgの物体を,水平面からの高さが2.0mの地点Aに置いて静かに手を放したところ,物体は水平面を通過し,反対側の斜面の地点Dまで到達した。 面と物体の動摩擦係数を0.30,重力加速度を9.8m/s2として,Dの水平面からの高さを求めよ。
また,この物体は斜面間を何度か往復し,最終的にBC間で静止する。 静止するまでにBCを通過する回数を求めよ。

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]
増加する。

[Level.2]
−69J

[Level.3]
1.4m,3回

(※ 解説は現在準備中。)