工事現場のクレーンが、質量50キログラムの資材を、鉛直上向きに一定の速さで6.0…
工事現場のクレーンが、質量50キログラムの資材を、鉛直上向きに一定の速さで6.0メートルの高さまで持ち上げました。持ち上げるのにかかった時間は20秒でした。重力加速度の大きさを9.8メートル毎秒毎秒とし、資材以外の重さや摩擦は考えないものとします。この間にクレーンが資材にした仕事と、その仕事率の組合せとして正しいものはどれか。
- ⑴ 仕事2940ジュール、仕事率147ワット重力とつり合う490ニュートンで6.0メートル持ち上げ、20秒で割った値です。
- ⑵ 仕事490ジュール、仕事率24.5ワット重力の大きさを求めただけで、持ち上げた高さ6.0メートルを掛けていません。
- ⑶ 仕事2940ジュール、仕事率58800ワット仕事は正しいものの、仕事率を求めるときに時間で割らずに掛けています。
- ⑷ 仕事300ジュール、仕事率15ワット質量の値をそのまま力の大きさとして使っており、重力加速度を掛けていません。
解説
正解は⑴です。仕事は、加えた力の大きさと、力の向きに動いた距離の積で求めます。資材を一定の速さで持ち上げるとき、クレーンが加える力は重力とつり合う大きさで、50キログラムに9.8メートル毎秒毎秒を掛けて490ニュートンです。これに6.0メートルを掛けて、仕事は2940ジュールとなります。仕事率は1秒あたりの仕事なので、2940ジュールを20秒で割って147ワットです。質量の値をそのまま重さとして使わないよう気をつけてください。
AIが生成したオリジナル問題です。実際の試験問題ではありません。