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例題集 / 機械 / 工業力学(V-A-3 力学) / 仕事

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難易度

仕事

理解レベル   難易度: ★★
$1250 \rm{kg}$の自動車を,水平面と$15^\circ$の斜面に沿って$100 \rm{m}$だけ引き上げるには,いくらの仕事が必要か. また,この自動車を同じ高さまで鉛直に引き上げるために必要な仕事はいくらか. 自動車に働く摩擦を省略して考えよ.

解答例・解説

%=image:/media/2015/01/22/142185924752301800.png: 斜面に沿って自動車を引き上げるのに必要な力$F$は斜面に水平な力のつり合いより, \[-mg\sin\theta+F=0\] \[\begin{align} F&=mg\sin\theta\\ &=1250\,\rm{kg}\times9.8\,\rm{m/s^2}\times\sin15°\\ &=3173\, \rm{N} \end{align}\] したがって,斜面に沿った仕事$W\,\rm{[J]}$は, \[\begin{align} W& =F\cdot S\\ &=3173\,\rm{N}\times100\,\rm{m}\\ &=317300\,\rm{N\cdot m}\\ &=317.3\, \rm{kJ} \end{align}\] \[\underline{\therefore W=317\ \rm{kJ}}\] また,この自動車を同じ高さまで鉛直に引き上げるために必要な仕事$W'$は \begin{align} W'=F'S'&=mg\cdot S\sin\theta\\ &=1250\,\rm{kg}\times9.81\,\rm{m/s^2} \times 100\,m \times\sin15°\\ &=317.3\,\rm{kJ}\end{align} \[\underline{\therefore W'=317\ \rm{kJ}}\] 斜面を引き上げるのに必要な仕事と変わらない.