5分で解ける!仕事率に関する問題
![高校物理](http://assets.try-it.jp/assets/modules/utilities/subject_symbol_border_k0_science_physics-fe90ac1eb3284cd1d1eedd3d53648aa4b76034181b4fdc6fba1e42a666fae593.png)
- ポイント
- 練習
![](http://assets.try-it.jp/assets/modules/components/movie_size-f89110ba4a351d85c483bb12f73c7cf89e2ba13a9174f58b4a38599d28678843.png)
この動画の問題と解説
練習
解説
物体にはたらく力の矢印を描こう
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
まずは、図に必要な情報を書き込みましょう。物体の速度をv[m/s]、移動にかかった時間をt[s]、加速度をa[m/s2]として、進行方向を正に設定しましょう。
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
物体の質量をm[kg]とすると、 下向き に 重力 mg[N]がはたらきますね。また、物体は床から押し上げる力、 垂直抗力 N[N]を受けます。さらに、物体はあらい面上にあるので、移動方向と逆の左向きに 動摩擦力 がはたらきます。動摩擦力の大きさは 動摩擦係数μ' を使って 一定の値μ'N[N] で表されましたね。
「一定の速さ」より、加速度aは0
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
仕事の計算に必要な外力F[N]の値から求めていきましょう。運動する物体にはたらく力Fの値は、 運動方程式F=ma によって求めることができます。進行方向に平行な力は、図より F−μ'N ですね。また問題文に 一定の速さ とあるので、加速度a=0[m2/s]とわかります。
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
したがって、
F−μ'N=ma=0
と立式できますね!さらに、物体における上下方向の力のつりあいより、N=mgを代入して、
F=μ'mg
μ'=0.10、m=2.0、g=10を代入すれば、Fの値を求めることができますね。
力Fから仕事Wを求めよう
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
力F=2.0[N]とわかりました。次に仕事を求めましょう。 仕事W は 力Fと移動距離sの積 で求めることができました。問題文より、速度v=4.0[m/s]と時間t=5.0[s]が与えられているので、 移動距離s は4.0×5.0で求められますね。後は 仕事の公式W=Fs に従いましょう。
![高校物理 運動と力51 練習 (1)真ん中1−3行目](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/images/k/0/sci_phy/1_12_51_2/k_sci_phy_1_12_51_2_image05.png)
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
また 仕事率P は、 力Fと速度vの積 で求めることができましたね。
![高校物理 運動と力51 練習 (1)右側1−3行目](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/images/k/0/sci_phy/1_12_51_2/k_sci_phy_1_12_51_2_image06.png)
動摩擦力の仕事は方向に注意
![lecturer_avatar](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/suzuki.png)
動摩擦力の仕事を求める問題です。 動摩擦力は移動と逆向き でしたね。 力と移動方向が逆向き の場合、 仕事の符号はマイナスになる ことを思い出してください。力と移動方向が逆向き、つまりθ=180°となるので、動摩擦力のする仕事W'は以下のように求められます。
![高校物理 運動と力51 練習 (2)解答全て](https://d12rf6ppj1532r.cloudfront.net/images/k/0/sci_phy/1_12_51_2/k_sci_phy_1_12_51_2_image09.png)
![](http://assets.try-it.jp/assets/modules/utilities/logo_black-a711ae7f4c2af1410b916e7066a5e8950d6f2f3a2150e093b6dc878ad8f31d3f.png)
仕事と仕事率を求める問題に挑戦してみましょう。今回の問題は、条件が あらい面上 なので、 摩擦力 を考える必要がありますね。