物理の運動の問題

質問

滑らかな水平面上に静止している質量5.0kgの物体に一定の力を水平方向に加え、5.0m動かしてから力を加えるのを止めた。
このとき、物体の速さは6.0m/sであったとすると

1 力の大きさは何Nか
2 力のした仕事は何Jか
3 力のした仕事の仕事率は何Wか

上から
18N
90J
54Wになるらしいんですが何でですか？

回答No.4

MsLily · ベストアンサー

補足事項に対して・・
回答に誤解を生む表現があったかもしれません
３の問題は確かに９０÷0.8では合いませんが、仕事率は、仕事を経過時間で割るので９０÷0.8ではなく90÷(5/3)となり、これを計算すると54になります。
（力を加えていた時間は速度を加速度で割ればよいので
6÷3.6で5/3になります）

補足

3.6ってどこから来たんでしょうか

回答No.3

noname#161582

まず問2からやるのが簡単です。

力がした仕事によって物体が運動エネルギーを持ったわけだから

力がした仕事 ＝ 物体の運動エネルギー ＝ (1/2)MV^2

M＝5.0kg , V＝6.0m/s を代入すればOK。

次に問1。問2の結果を使います。

『一定の力』F で力の方向に距離 L＝5.0m 動かした仕事は

FL＝90J　→　F＝90/L＝18N

最後に問3。

加速度をaとすると F＝Ma　→　a＝F/M

物体の速さが V＝6.0m/s になる時間をTとすると

V＝aT　→　T＝V/a＝MV/F

仕事率 ＝ FL/T ＝ (LF^2)/(MV) ＝ 54W

となります。

回答No.2

BookerL

丸投げっぽいですが……

　この運動では物体に一定の力が加わるので、等加速度運動になります。
　で、等加速度運動の「公式」を使えばいいわけですね。

　ｖ ＝ ｖ0 ＋ ａｔ　　　　　　(1)
　ｘ ＝ ｖ0ｔ ＋ (1/2)ａｔ^2　　(2)
　ｖ^2 － ｖ0^2 ＝ ２ａｘ　　　　(3)

　この３つの式はよろしいですか？　これと、あとは ｍａ ＝ Ｆ (4)　を使います。

１　この問題では、初速度がｖ0 ＝ ０[m/s] 、後の速度が ｖ ＝ 6.0[m/s] 、移動距離が ｘ ＝ 5.0[m] ですから、(3)式から 加速度ａが求まります。

　ａがわかれば(4)式から力Ｆがわかります。

２　力がわかれば、仕事Ｗ＝力Ｆ×移動距離ｘ
３　仕事がわかれば、仕事率Ｐ＝仕事ｗ÷経過時間ｔ
　おっと、まだ経過時間がわかっていませんでしたね。加速度ａがわかった時点で、式(1)を使ってｔを計算できますので、これを使います。

回答No.1

MsLily

１について
まず最終的な物体の速さがわかっているので、これから加速度を求めます。加速度をaとして5.0(m)=at^2/2という式と6.0(m/s)=atを連立させて加速度aと力を加えた時間ｔを求めます。加速度がわかればそれに質量をかけたのが求める力です。このように計算すると18Nという答えが得られます。
２について
物体に一定の力を加えているので仕事は加えた力×移動距離となります。よって１で求めた力に５をかければ答えが得られます。
３について
仕事率の定義は単位時間当たりの仕事です。よって２で求めた仕事を力を加えていた時間で割れば答えが得られます。

それほど難しい計算ではないのでやってみてください

補足

３はまず
5ｍ動かすって事は5÷6で0,8くらいで
２が90Jだから90÷0.8しても合いませんが