物理教えてください＞＜

質問

（１）質量１．５ｋｇの物体に外力も加え、なめらかな曲面に沿って物体を点Oから点Aまでゆっくり運んだ。
（a）重力のする仕事W１を求めよ。
(b)外力のする仕事W２えお求めよ。

答え　W1＝８．８２J　W2＝-８．８２J

（２）５ｋｇの物体に外力を加え、なめらかな斜面に沿って物体を点Oから点Aまでゆっくり運んだ。
（a）重力のする仕事W１を求めよ。
(b)外力のする仕事W２えお求めよ。
答え　W1＝-４．９J　W＝４．９J

考え方が分からないです。
1時間ぐらい考えたのですが・・・納得できる考え方が分かりません。
外力は必ず正になるのかなと思ったのですが（１）のW２は負になりますし・・・解説を読んでもよくわかりません。
教えてください。

回答No.1

gohtraw · ベストアンサー

ポイントは、「ゆっくり」という部分です。これは、「物体に加わる力が釣り合った状態」で物体が動いたことを意味します。従って物体に加わる重力と、外力が釣り合っているということです。重力は鉛直下向きに働きますから、外力は鉛直下向きの成分を含んでいるということになります。
　次のポイントは、「滑らかな面に沿って」という部分です。これは、水平方向の移動には力を必要としないということです。従って、外力は水平方向の成分を含まないということになります。感覚的にはちょっと納得できない感じもしますが、「滑らかな」というのはそういう意味です。

（１）
　図を見ると曲面を登ったり降りたりしていますが、例えばCという点からDという点まで一旦降り、再び点Cまで上ったとすると、仕事としてはプラマイゼロになります。つまり、途中の経路は考慮する必要がなく、はじまりと終わりの状態変化だけを考えればいいということです。そう考えてみると、物体は点OからAまでゆっくり降りてきたと考えられます。この時の物体の位置エネルギーの変化が重力および外力がした仕事の絶対値に等しくなります。
　仕事の符号を決めるのは力の方向と移動の方向です。力の方向と移動の方向が一致していれば仕事の符号は正、方向が逆であれば符号は負になります。
　この場合移動方向は下向きなので、重力のした仕事は正、外力のした仕事は負になります。

（２）
　これも（１）と同じ考え方です。点OからAまで２＊ｓｉｎ３０°＝１　（ｍ）だけ上方向に移動したことになります。重力は下向きなので仕事は負、外力は上向きなので仕事は正になります。

お礼

返信ありがとうございました。
（1）の問題は「ゆっくりと」なので、加速度を与えずに仕事をしたんですよね？
例えば物体を手で持って加速度を与えずに曲面に沿って物体を運びます。そうすると外力も正になるんじゃないですか？曲面に沿って下向きなので…そこらへんがよく分かんないですへ（×_×；）へ

補足

すいません、今気づきました。
鉛直下向きに重力が働いているので、加速度を与えないために手（例えば）で支えている＝重力とは逆向きの力ということですか？

回答No.2

gohtraw

＃１です。訂正。
誤：外力は鉛直下向きの成分を含んでいる
正：外力は鉛直上向きの成分を含んでいる

補足下さった通り、重力と外力は逆向きということです。