民報チャレンジ(理科33)運動とエネルギー

民報チャレンジ理科33の解説です。運動とエネルギー、動滑車の問題ですね。★★★の計算問題が最後にあるので、詳しく説明してみましょう。

(1)質量を求める

動滑車を使う場合、力は半分になり、距離が2倍になります。
よって、おもりAの質量は、物体と動滑車の合計500gの半分、250gになります。

(2)物体の速さと時間の関係

移動距離は、時間の2乗に比例します。ですので、グラフは放物線を描きます。数学で放物線のグラフは学びましたよね。

したがって、放物線のグラフが答えになります。

(3)物体の速さを求める

2.5Nの力で引っ張ったら、物体は0.4mの距離を移動したわけですから、移動した時間がわかれば速さを求めることができます

ただ、時間を求めるには、仕事率0.5Wを使って求めます。

まず、仕事(J)を求めます。加えた力(N)と力の向きのへの移動距離(m)をかけますが、動滑車を使用しているので距離は0.4mの2倍になることに注意しましょう。

2.5(N)×0.8(m)=2.0(J)

次に仕事率(W)に、この値をあてはめてみます。
仕事率(W)は、仕事(J)をかかった時間(s)で割りますので、

0.5(W)=2.0(J)÷時間(s)

よって時間(s)は、
2.0(J)÷0.5(W)=4.0(s)

最後に距離を時間で割ります。
0.4(m)÷4.0(s)=0.1(m/s)


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