【定期テスト対策問題】位置エネルギーと木片の移動距離です。
【対策問題】位置エネルギーと木片の移動距離
下の図のような装置で、質量が10g、20g、30gの3つの小球を、高さを変えて転がして木片に衝突させ、小球と木片が一体となって動く距離をはかった。その結果がグラフのようになった。次の各問いに答えよ。
- 10gの小球の結果は、グラフのA～Cのうちのどれか。記号で答えよ。
- 10gの小球を6cmの高さから転がしたときの木片の移動距離を、30gの小球で動かすためには何cmの高さから転がせばよいか。
- 小球の持つエネルギーの大きさは、小球の高さおよび質量と、それぞれどのような関係があるか。
- 50gの小球を8cmの高さから転がすと、木片の移動距離は何cmになるか。
【解答・解説】位置エネルギーと木片の移動距離
- C
小球の持つ位置エネルギーは質量に比例して大きくなるので、小球の質量が大きければ大きいほど、木片の移動距離も大きくなる。したがって、Cが10g、Bが20g、Aが30gだとわかる。 - 2cm
グラフを見れば、10g（C）を6cmの高さから転がすと、木片の移動距離は15cmだとわかる。30g（A）の小球を転がして、木片を15cm動かすためには、小球を2cmの高さから転がせばよいとわかる。 - 高さ：比例する 質量：比例する
位置エネルギーは高さと質量に比例します。 - 100cm
10g（C）の小球を4cmの高さから転がすと、木片は10cm移動しているので、50gの小球を8cmの高さから転がすと、質量が5倍、高さが2倍で、10g（C）の小球を4cmの高さから転がした場合の10倍の移動距離になります。
10cm×5×2＝100
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