基礎物理学１
レポート No.4
4 月 24 日（金）出題
解答例
１．摩擦のない水平面上に置いた物体を，静止した状態から水平方向に 10 N の力で押し
続けた．物体の質量を 20 kg とする．
1) 物体の加速度を求めよ．
F = ma → a = F/m だから，a = 10/20 = 0.5
0.5 m/s2
2) 力を加えてはじめて 3 秒後の物体の速度を求めよ．
3 秒後の速度を v3 とすると一定の加速度での運動だから
a = Δv/ Δt = (v3 - 0)/(3 - 0) = 0.5 → v3 = 0.5×3 = 1.5
1.5 m/s
3) 2)のときの物体の運動エネルギーを求めよ。
運動エネルギー E = (1/2)mv32 = (1/2)×20×1.52 = 22.5
22.5 J
4) 3 秒間の間に，物体がされた仕事を求めよ．
３秒間で物体の運動エネルギーは 0 から 22.5 J に増加したので、仕事—エネルギー定
理より
W = ΔE = 22.5 – 0 = 22.5
22.5 J
2. 風力エネルギーに関して，以下の問いに答えよ．
1）地表における空気の密度(kg/m3)を調査せよ．
空気の成分を窒素 80%と酸素 20%とする．標準状態の空気の質量は 22.4L あたり
28 × 0.80 + 32 × 0.20 = 28.8 (g)
1m3 あたりの空気の質量は
28.8 × 10-3 / (22.4 × 10-3) ~ 1.29
1.29 kg/m3
2）風速 5 m/s の場合、単位面積(1m2)を１秒間に通過する風力エネルギーを求めよ．
講義の考え方を使って、単位面積(1m2)を１秒間に通過する風力エネルギーE は
E = (1/2)ρv3 = (1/2) × 1.29 × 53 ~ 80.6
80.6 J/s

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