問 題
図のように、糸と軽くて滑らかな滑車で構成された系において、動滑車に質量 2m の小物体をつり下げた。この糸の一端を長さ 2h だけ鉛直下向きにゆっくり引っ張り、小物体を持ち上げたとき、糸を引く力がした仕事として最も妥当なのはどれか。ただし、重力加速度の大きさを g とする。
正解 (3)
解 説
仕事＝力 × 距離です。これは基礎知識です。
質量 2m の物体には 下向き 2mg の力が作用しています。そのため、ゆっくり動かす時には上向き 2mg の力が作用します。
糸を 2h 引っ張っているので、動滑車（小物体が吊り下げられている滑車）は、2 h の半分である h だけ上に動きます。物体の移動距離は h です。
従って、求める「糸を引く力がした仕事」は、2mg × h = 2mgh です。
以上より、正解は 3 です。
類題 2019 no48 小物体を移動させた時に力がした仕事
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