2020年 国家一般職(高卒 技術) No.15 物理　解説

　問 題　　　　　

図のように、ジェットコースターが滑らかなレールを走るとき、レール上の地点 ㋐ ～ ㋔ のうち、速さが最大となる地点として最も妥当なのはどれか。ただし、走行中のジェットコースターの力学的エネルギーは保存されるものとする。

1．㋐
2．㋑
3．㋒
4．㋓
5．㋔

 

 

 

 

 

　解 説　　　　　

【力学的エネルギーについての基礎知識】
質量 m の物体が、高さ h にある時、位置エネルギー U = mgh です。※ h の単位は m(メートル）です。一方、質量 m の物体が、速さ v で動いている時、運動エネルギー K = mv²/2 です。

力学的エネルギーとは、位置エネルギーと運動エネルギーの和です。力学的エネルギーは、物体に「重力」や「弾性力」や「静電気力」しか働かない時、保存されます。

【ジェットコースターの速さについて】
力学的エネルギー保存則から、位置が低くなった時に、運動エネルギーが大きくなります。m は変わらないため、運動エネルギーが大きい = 速度が大きいと判断できます。

以上より、正解は 4 です。