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力学的エネルギーの問題が分からなくて困ってます。教えてください。
地上より高さz0のところから、質量mの質点を初速度0で落とした。次の問いに答えよ。1.落とす瞬間(t=0)の、力学的エネルギーがいくらか。
2.質点が地面に到達する前のある時刻tにおける、力学的エネルギーはいくらか?
3.質点が地面に到達した瞬間の、力学的エネルギーはいくらか。
これらの問題が分かりません。今大学生です。解答例と答えを教えてください。
2009-06-29 23:33の質問
この質問は、30日間解決しなかったために自動的に質問が一旦閉じられました。
回答(2)
1.
2009-06-30 02:50:39
力学的エネルギーって要するに、運動エネルギーの事ですよね。
運動エネルギーは、
(1/2)mv^2 で表されますから(m:質量,v:速度)
1.
落とす瞬間の速度は、0なので、0
2.
自由落下させる時の加速度をgとすると、t時間後の速度vは、gt
なので、
(1/2)m(gt)^2
3.
地面に到達するするまでに掛かった時間が分かれば、2.の式から求められます。
加速度gでt時間後の移動距離は、
(1/2)gt*t
これがz0だから
2z0=gt*t
これを2.の式に当てはめて
(1/2)mg*gt*t=(1/2)mg*2z0=mgz0
別解として、
力(F=mα,F:力,m:質量,α:加速度)で、距離sを移動した時のエネルギーは、Fsだから
mgz0
運動エネルギーは、
(1/2)mv^2 で表されますから(m:質量,v:速度)
1.
落とす瞬間の速度は、0なので、0
2.
自由落下させる時の加速度をgとすると、t時間後の速度vは、gt
なので、
(1/2)m(gt)^2
3.
地面に到達するするまでに掛かった時間が分かれば、2.の式から求められます。
加速度gでt時間後の移動距離は、
(1/2)gt*t
これがz0だから
2z0=gt*t
これを2.の式に当てはめて
(1/2)mg*gt*t=(1/2)mg*2z0=mgz0
別解として、
力(F=mα,F:力,m:質量,α:加速度)で、距離sを移動した時のエネルギーは、Fsだから
mgz0
回答レベル : 回答
2.
2009-06-30 09:39:23
図書室に行って物理の本を見れば,ほぼ同じような基本問題は山ほどあるので,そっちを利用してほしいですし,そうしないとテストは通らないと思いますよ.
1.力学的エネルギー=運動エネルギー+位置エネルギー=mgz0
2.空気抵抗とか考えてないなら保存則からmgz0
3.2と同じでやっぱりmgz0
1.力学的エネルギー=運動エネルギー+位置エネルギー=mgz0
2.空気抵抗とか考えてないなら保存則からmgz0
3.2と同じでやっぱりmgz0
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コメント(2)
#1. オニキス
2009-06-30 23:38:48
>>3
問題の不備はその他にも,
重力加速度gが定義されてない
とか,
「地面に到達した瞬間」じゃなくて「地面に到達する直前」
なんじゃないか,とかつっこみはあるのですが,そんなことより大学生には調べる癖をつけてほしいなぁーと...
#2. はるぼうず
2009-07-01 04:06:22
回答3ですが、コメントにしていたつもりが、回答になっていました。ということで削除してコメントにしなおしています。(回答3を書いたのは6/30の11時前かな)
2が正解と思います。(投票しました)
ただし2では、ポテンシャルエネルギーの基準の高度は地上としていますね。基準がどこかが書かれていないという意味で、問題(あるいは質問者さんの記述)には不備があると言えます。




