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物理で、分からない問題があります＞＜
力学教えてくださいｍ（＞＜）ｍ (1)クレーンが質量５００ｋｇの物体を、一定の速さで１０秒間かけて２０ｍ持ち上げる時の、仕事と仕事率を求めよ。 (2)１ｋWhの仕事は何Jか。 (3)質量１．５×１０＾３の自動車が１０m/s(72km/h)の速さで走っている。この自動車のもつ運動エネルギーKを求めよ。 (4)地上４．０ｍの２階の床に置いた質量２．５ｋｇの物体について、基準水平面を （１）地面 （２）２階の床 （３）地上８ｍの３階の床 のように定める時、物体の重力による位置エネルギーU（J)を求めよ。 (5)ばね定数５０N/mつる巻きばねに物体をつけ、ばねを０．２０ｍだけ伸ばしたとき、弾性力いよる位置エネルギーU（J)はいくらか。 (6)あるつる巻きばねを０．３０ｍ伸ばすのに、２４Nの力を必要とした。このばねを０．５０ｍ縮めたとき、ばねがらくわえている弾性エネルギーU(J)を求めよ。
- yuzunoie2000
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＞(1)0.5×9.8×20=98kJ ＞98000/10=9800W あってます。 ＞(2)3600kJ これでもいいと思いますが、3600000Ｊ＝3.6×10＾6Ｊでもいいです。桁が大きくなったら○×10＾？という形にするのがよいです。（ちなみにこの表示は有効桁数をはっきりさせるという意味もある重要な表記の仕方です）。ただしこの問題はただ単に単位変換の問題ですので1ｋＷｈと書いてあるからといって有効桁数が1桁というわけではありません。理想的な状況での単位変換ですので、この問題では有効桁数を考える必要はありません。 ＞(3)すみません；＿；10ではなく、20です。 ＞1/2×1.5×10^3×20^3=30000J 20＾3→20＾2ですね。答えは300000Ｊ＝3.0×10＾5Ｊです。0が1個足りません。計算確認してください。この問題に関しては質量が1.5×10＾3ｋｇという表記より有効桁数は2桁であることがわかります。だから答えは、有効桁数が2桁であることを明示するために、300000Ｊよりは3.0×10＾5Ｊのほうがよりいいです。1500ｋｇという表現だと有効桁数はなんともいえません。1.5×10＾3とかかれていたら、有効な桁数は2桁（1と5）であることがわかります。例えば1.50×10＾3ならば有効桁数は3桁（1と5と0）であることがわかります。 ＞(4)2階の床を基準面としました。 ＞(1)2.5×9.8×(-4.0)=-98J ＞(2)0J ＞(3)98J (1)は地面を基準にするので、2.5*9.8*4.0＝98Ｊです。重力による位置エネルギーというのはイメージで言うとある基準面に対してどの程度仕事をする能力があるかということです。(1)のように地面を基準にした場合、地面に対して物体が98Ｊの仕事をする（物体を落下させたときに地面に98Ｊの仕事をする）と感じです。 (2)はあってます。基準面に向けて物体を落下させても（というか落下させられません）当然仕事をしないので0Ｊです。 (3)2.5*9.8*(-4.0)=-98J これはマイナスのエネルギーになります。基準面が物体より上にあるので、自由落下させても基準面に物体を当てることが出来ません。むしろ基準面に向けて重力に逆らって98Ｊの仕事をしなければならないことを示しています。 重力による位置エネルギーは基準面をどこにとるかでこのように値が変わってきます。力学的エネルギー保存則を使いたい場合には、必ず基準面をはっきりさせる必要があります。基準面をどこにとるかで値自体は変わりますが、力学的エネルギー保存則を使うときには基準面さえはっきりさせておけば保存則を普通に使っても大丈夫です。 いろいろ書きましたが、単純に重力による位置エネルギーはｍｇｈ、ｈはどこを基準面にとるかで値が変わるだけととりあえず覚えておいてもいいです。 ＞(5)1/2×50×(0.2)^2=1.0J あってます。 ＞(6)24=0.3k ＞k=80 ＞1/2×(0.5)^2×80=10J あってます。有効桁数について触れておくと、問題文には0.30とか0.50とかわざわざ小数第二位に0をつけています。これは小数第二位の0までは有効な数値ですよということを示しています。だから有効桁数は2桁といえます。24Ｎはなんともいえません。少なくとも有効桁数は2桁であることは文脈からいえそうです。だから答えも有効桁数を合わせてこの問題の場合は2桁でこたえます（掛け算の場合は有効桁数の少ないほうに答えを合わせます。この問題の場合有効桁数が2桁なので答えも2桁にします。足し算、引き算の場合はちょっと注意が必要です。ここでは書きませんが。）。だから10ＪでＯＫです。2桁というのを明示したければ1.0×10Ｊと書くのが正確ですが、桁数が多くない場合は10Ｊと書いてしまうことが多いです。 有効桁数に関してはどのように考えるかは学校の指導に従ってください。最初はあまり厳密に教えないことがあるようです（ややこしいので）。でも実験するときなど実務的にはとても大切な考え方ではあるので言葉だけでも知っておいてください。有効数字とも言います。気になるようでしたらこのワードで検索をしてみてください。
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- suko22
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ついでなのでこちらも解説しておきます。 計算は簡単なので自分でやってみてください。（補足で答えかいてくれれば暇なとき確認します） ＞(1)クレーンが質量５００ｋｇの物体を、一定の速さで１０秒間かけて２０ｍ持ち上げる時の、仕事と仕事＞率を求めよ。 仕事は力×距離、記号で書くとＷ＝Ｆｓとか書きますね。単位はそれぞれＪ，Ｎ，ｍで値を代入します。 質量は重さに変える必要があります。地球上として、重力加速度を9.8ｍ/ｓ＾2とします。 Ｗ＝500*9.8*20 仕事率は単位時間当たりの仕事ですから仕事Ｗを時間ｔ[ｓ]で割ればよいです。記号で書くと Ｐ＝Ｗ/ｔとかで表したりします。 Ｗはさっき求めた値、ｔは20ｓを代入するだけです。仕事率の単位は[Ｊ/ｓ]＝[Ｗ]です。 ＞(2)１ｋWhの仕事は何Jか。 ｋＷｈという単位は仕事率ｋＷに時間ｈをかけたもので仕事を表しています。 これをＪの単位に変換するわけです。 1ｋＷｈ＝1000Ｗｈ＝1000Ｗ*1ｈ＝1000Ｗ*3600ｓ＝1000Ｊ/ｓ*3600ｓ＝1000*3600Ｊとなります。 ＞(3)質量１．５×１０＾３の自動車が１０m/s(72km/h)の速さで走っている。この自動車のもつ運動エネ＞ルギーKを求めよ。 １０m/s(72km/h)←これおかしいですね。10ｍ/ｓ＝36ｋｍ/ｈです。 10ｍ/ｓとして計算します。 それから質量１．５×１０＾３は単位がなにかわりません。ｇなのかｋｇなのか。車なのでここではｋｇだとは思いますが。 運動エネルギーはＫ＝1/2ｍｖ＾2 ｍはｋｇ、ｖはｍ/ｓの数値を代入する必要があります。 この問題ではそのまま数値を代入するだけですね。 ＞(4)地上４．０ｍの２階の床に置いた質量２．５ｋｇの物体について、基準水平面を ＞（１）地面 （２）２階の床 （３）地上８ｍの３階の床 ＞のように定める時、物体の重力による位置エネルギーU（J)を求めよ。 位置エネルギーは基準面をどこにとるかで値が変わります。 位置エネルギーはｍｇｈですね。 (1)地面を基準面にとった場合、ｍｇｈ＝2.5*9.8*4.0で求められます。 (2)2階の床を基準面とした場合、高さが0なので、ｍｇｈ＝2.5*9.8*0＝0Ｊとなります。 (3)地上8ｍの床を基準面をした場合、基準から-4ｍ下になるので、ｍｇｈ＝2.5*9.8*（-4.0）で求められます。 ＞(5)ばね定数５０N/mつる巻きばねに物体をつけ、ばねを０．２０ｍだけ伸ばしたとき、弾性力いよる位＞置エネルギーU（J)はいくらか。 弾性エネルギーはＵ＝1/2ｋｘ＾2 ｋの単位は[Ｎ/ｍ]、ｘの単位は[ｍ]で代入します。 ＞(6)あるつる巻きばねを０．３０ｍ伸ばすのに、２４Nの力を必要とした。このばねを０．５０ｍ縮めた＞とき、ばねがらくわえている弾性エネルギーU(J)を求めよ。 最初の情報よりばね定数ｋを求めます。 フックの法則Ｆ＝ｋｘより、 24＝ｋ*0.3 ｋ＝24/0.3 0.50ｍ縮めたときの弾性エネルギーはＵ＝1/2ｋｘ＾2にそれぞれの値を代入すれば求められます。 公式は大事ですので単位も含めてしっかり確認して置いてください。
補足
(1)0.5×9.8×20=98kJ 98000/10=9800W (2)3600kJ (3)すみません；＿；10ではなく、20です。 1/2×1.5×10^3×20^3=30000J (4)2階の床を基準面としました。 (1)2.5×9.8×(-4.0)=-98J (2)0J (3)98J (5)1/2×50×(0.2)^2=1.0J (6)24=0.3k k=80 1/2×(0.5)^2×80=10J あってますでしょうか；＿；？
- AkiraHari
- ベストアンサー率19% (255/1313)
高校の物理は高校の教科書に載ってるよ。それを見れば簡単に解るはず。 でも、「１０m/s(72km/h)」これはミスだよね。
- kangaroo05
- ベストアンサー率20% (27/133)
基本的なことを以下書きます。 （１）力とは？単位はＮ（ニュートン）で、力＝質量×重力の加速度（９．８ｍ/s^2) （２）仕事とはエネルギーともいいます。エネルギー（Ｊ）＝力（Ｎ）×距離（ｍ） （３）仕事率(１秒間にする仕事）Ｊ／ｓ＝Ｗ(ワット） （４）位置エネルギー＝力×距離（高さ） （５）運動エネルギー＝(1/2)×質量×(速度）＾２ これに数字をあてはめればできるでしょう。
補足
ありがとうございます！ 4900J、9600Wでしょうか？
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- ベストアンサー
- 物理学
補足
本当にありがとうございます！ 理解できました。計算間違いには気を付けます； 10^でくくるのは、化学の計算でもよく出てくるので、できるだけするようにします。 質問して良かったです。 まだ分からない問題がいくつかあるのですが、ご迷惑でなければお聞きしても大丈夫でしょうか？？ お忙しい中、勝手ですみませんｍ（－－）ｍ 回答くださりありがとうございます。