高校物理「力学的エネルギー」「摩擦力」力学的エネルギーの変化

高校物理「力学的エネルギー」「摩擦力」力学的エネルギーの変化

◆問題

粗い水平面上に置かれた質量２．０ｋｇの物体を初速度１４ｍ／ｓで滑らせると、物体はある距離を滑って静止した。物体と水平面との摩擦係数を０．２０、重力加速度の大きさを９．８として、次の問いに答えよ。

(1) この運動の前後で、物体の力学的エネルギーの変化はいくらか。


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◆解説

この問題では、水平面上を滑る物体について考えます。
水平面上なので、物体の高さは変わりません。ということは、位置エネルギーは変化しません。

運動の前後で位置エネルギーは変化しないので、運動エネルギーの変化量が力学的エネルギーの変化量になります。

初速度は１４ｍ／ｓなので、最初の運動エネルギーは

(１／２)・２．０・１４^2＝１４^2＝１９６Ｊ

です。

運動後は「静止する」ので、速さはゼロだから運動エネルギーもゼロです。

１９６Ｊから０Ｊになったので、力学的エネルギーの変化は、

０−１９６＝−１９６Ｊ

となります。


次の問題→物体が滑った距離


◆関連問題
斜面を滑り上がる物体
人工衛星の力学的エネルギー


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