高校物理

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5分で解ける!力学的エネルギー保存則に関する問題

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5分で解ける!力学的エネルギー保存則に関する問題

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この動画の問題と解説

練習

一緒に解いてみよう

高校物理 運動と力56 練習 全部

解説

これでわかる!
練習の解説授業
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小球を投げ上げたときの最高点の高さと、地面に達するときの小球の速さを求める問題ですね。

最高点は速度vが0[m/s]になる

高校物理 運動と力56 練習 図と(1)

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(1)は小球を投げ上げたときの最高点の高さを求める問題です。このパターンの問題は、以前に 投げ上げ を学習した際に扱いましたね。 小球は最高点で一瞬静止するので速度vが0[m/s] になる点が重要でした。このときの高さH[m]は、加速度g[m/s2]の等加速度直線運動の式を用いて求めることができました。しかし、今回は力学的エネルギーに注目して解いてみましょう。

K+Uは一定になる!

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小球にはたらく力は、 保存力である重力だけ ですね。 保存力だけがはたらくとき、力学的エネルギー(K+U)が保存される ことから式を立てることができます。

高校物理 運動と力56 練習 (1)図 赤字の書き込みあり

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高さhの位置で投げ上げたときを運動前、最高点の高さHの位置のときを運動後として、それぞれの力学的エネルギーを求めてみましょう。位置エネルギーの基準点は地面にとります。
運動前 は、
運動エネルギー(K):1/2mv2
位置エネルギー(U):mgh
運動後 は、
運動エネルギー(K):1/2m×02=0
位置エネルギー(U):mgH
となりますね。運動前後の力学的エネルギーが等しくなることから、Hの値を求めることができます。

(1)の答え
高校物理 運動と力56 練習 (1)解答全て

地面に到達⇒位置エネルギーが0

高校物理 運動と力56 練習 図と(2)

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(2)は小球が地面に達するときの速さを求める問題です。小球が地面に達するとき、 地面からの高さは0[m] になりますね。つまり 位置エネルギーが0 となります。

高校物理 運動と力56 練習 図 赤字の書き込みあり

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速さvのときを運動前、速さVで地面に達するときを運動後として、それぞれの力学的エネルギーを求めてみましょう。
運動前 は、
運動エネルギー(K):1/2mv2
位置エネルギー(U):mgh
運動後 は、
運動エネルギー(K):1/2mV2
位置エネルギー(U):mg×0=0
となりますね。運動前後の力学的エネルギーが等しくなることから、Vの値を求めることができます。

(2)の答え
高校物理 運動と力56 練習 (2)解答全て
力学的エネルギー保存則
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