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仕事

質量mの自転車を、高さhのところまで傾斜角θの坂にそって押し上げた。押す力Fと押した距離xを求め、このときの仕事Fxが、mghに等しくなることを示せ。(hは坂の高さです) という問題で、F=mgsinθ らしいのですが、なぜでしょうか?これだと、押上というか、その場で黙ってるっていう風になりませんか?どういう風に考えればいいのでしょうか?

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回答No.1

注目している物体に働く力の合力が0になるので加速度0です. だから止まっているとは限りません. 正確には等速直線運動をしているはずです. (そうはいっても等速直線運動は静止状態を含むが.) 斜面にそって,そっと運ぶのでそれで良いです.

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その他の回答 (2)

  • ssk0723
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回答No.3

坂から落ちようとする力=押し上げている力=mgsinθでは静止しているのでは?ということですよね。 でも最初のΔtの極小時間に極小のΔFだけ大きな力さえ加えれば坂をあげることはできます。また、それは無視できます。だからそんなところに気を使わなくてもよいと思います。 これとは違いますが、例えば摩擦力の問題でも同じことが言えます。摩擦力と押す力が釣り合うところから動き出します。 

amazon_564219
質問者

お礼

なんとなくわかった気がします。 これらは、物理のきまりと思えばいいのですね。

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回答No.2

そっと押し上げているので、重力とつりあったまま上っていきます。 強く押し上げれば、当然一時的にF>mgsinθになりますよ。例えばΔF増加すると、 加速時には、F+ΔF でも、頂上に行ったら減速しますよね。 その時には、F-ΔF 真ん中まで加速してその後減速したとしたら、結局仕事は、 (F+ΔF)×0.5X+(F-ΔF)×0.5X=FX で仕事は同じです。 仕事は積分量なんで。 これは、一定の力でそっと動かしたときと同じということ。 つまり、そっと動かそうが、勢い良く動かそうが、仕事は同じで、ただ考えやすくするために、一定の力で動かしたとしているだけです。 力は増やしても、その分どこかで減速しますから、プラスマイナス0 ちょっと不思議な気になるかもしれませんが。

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