高校物理「力学的エネルギー」「摩擦力」物体が滑った距離

高校物理「力学的エネルギー」「摩擦力」物体が滑った距離

◆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。

(2) 物体が滑った距離は何ｍか。


この記事では(2)を解説します。


★★　お知らせ　★★

ＡＥ個別学習室(えまじゅく)水戸教室では、「大学入試共通テスト」の対策授業を行っています。
従来のセンター試験や試行テストの内容を踏まえて、理系文系全科目の指導が可能です。
マンツーマンの授業なので「ゼロからのスタートの人は中学の復習から」「基本ができている人は応用問題の解き方中心に」など、ひとりひとりの状況に合わせて授業を行います。
適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。


◆解説

(1)から、物体の力学的エネルギーの変化量は−１９６Ｊであることがわかりました。

力学的エネルギーの変化は、物体がされた仕事と等しいと考えられます。
つまり摩擦力によってされた仕事は１９６Ｊです。

仕事Ｗ＝力Ｆ×移動距離ｓ

なので、摩擦力がわかれば、移動距離もわかる。というわけですね。

摩擦力Ｆ＝摩擦係数μ×垂直抗力Ｎ

で、摩擦係数は問題文にあるように０．２０，垂直抗力は重力と等しく２．０×９．８＝１９．６Ｎだから、

摩擦力Ｆ＝０．２０×１９．６＝３．９２Ｎ

ですね。

Ｗ＝Ｆｓに、Ｗ＝１９６，Ｆ＝３．９２を代入して、

１９６＝３．９２ｓ
　　ｓ＝１９６／３．９２
　　ｓ＝５０[ｍ]


前の問題→(1) 物体の力学的エネルギーの変化


◆関連問題
斜面を滑り上がる物体

力学的エネルギーまとめ


江間淳の書籍はこちら
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
　20年以上の実績。全学年、英・数・理をはじめ全教科対応
　　最高級の指導を提供します！メール添削も好評です！

プロ家庭教師の江間です。　　　　ＡＥ個別学習室(えまじゅく)
http://www.a-ema.com/k/　　　　 http://www.a-ema.com/j/
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−