第9章仕事、エネルギー、単純機械Work, Energy, and Simple Machines原書 p.287–314

9.1 Work, Power, and the Work–Energy Theorem 1Is it possible for the sum of kinetic energy and potential energy of an object to change without work having been done on the object? Explain.

9.1 仕事、仕事率、仕事・エネルギー定理 1物体に仕事がなされないまま、その運動エネルギーと位置エネルギーの和が変わることはありうるか。説明せよ。

2Define work for one-dimensional motion.a. Work is defined as the ratio of the force over the distance.b. Work is defined as the sum of the force and the distance.c. Work is defined as the square of the force over the distance.

2一次元の運動について仕事を定義せよ。a. 仕事は、力を距離で割ったものとして定義される。b. 仕事は、力と距離の和として定義される。c. 仕事は、力の2乗を距離で割ったものとして定義される。

3A book with a mass of 0.30 kg falls 2 m from a shelf to the floor. This event is described by the work–energy theorem:

3質量0.30 kgの本が、棚から床へ2 m落ちる。この出来事は仕事・エネルギー定理で表される。

9.2 Mechanical Energy and Conservation of Energy 4Describe the changes in KE and PE of a person jumping up and down on a trampoline.

9.2 力学的エネルギーとエネルギーの保存 4トランポリンの上で跳びはねる人の運動エネルギーと位置エネルギーの変化を述べよ。

5You know the height from which an object is dropped. Which equation could you use to calculate the velocity as the object hits the ground?

5物を落とす高さが分かっている。物が地面に当たるときの速度を計算するには、どの式を使えばよいか。

6The starting line of a cross country foot race is at the bottom of a hill. Which form(s) of mechanical

6クロスカントリー競走のスタート線は丘のふもとにある。スタートの号砲が鳴ったとき、走者の力学的エネルギーのうち変わるのは

9.1 Work, Power, and the Work–Energy Theorem 9Which activity requires a person to exert force on an object that causes the object to move but does not change the kinetic or potential energy of the object?

9.1 仕事、仕事率、仕事・エネルギー定理 9次のうち、物体に力を及ぼして動かすが、その物体の運動エネルギーも位置エネルギーも変えない活動はどれか。

10Which statement explains how it is possible to carry books to school without changing the kinetic or potential energy of the books or doing any work?

10本の運動エネルギーも位置エネルギーも変えず、仕事もせずに、本を学校へ運ぶことがどうして可能なのかを説明しているのはどれか。

9.3 Simple Machines 7How does a simple machine make work easier?a. It reduces the input force and the output force.b. It reduces the input force and increases the output force.c. It increases the input force and reduces the output force.d. It increases the input force and the output force.

9.3 単純機械 7単純機械はどうやって仕事を楽にするのか。a. 入力の力も出力の力も減らす。b. 入力の力を減らし、出力の力を増やす。c. 入力の力を増やし、出力の力を減らす。d. 入力の力も出力の力も増やす。

8Which type of simple machine is a knife?a. A rampb. A wedge

8ナイフはどの型の単純機械か。a. 斜面b. くさび

9.2 Mechanical Energy and Conservation of Energy 11True or false—A cyclist coasts down one hill and up another hill until she comes to a stop. The point at which the bicycle stops is lower than the point at which it started coasting because part of the original potential energy has been converted to a quantity of heat and this makes the tires of the bicycle warm.

9.2 力学的エネルギーとエネルギーの保存 11正誤問題——ある自転車乗りが、惰性で一つの丘を下り、別の丘を上って止まる。自転車が止まった点が、惰性で走り出した点より低いのは、もとの位置エネルギーの一部が熱に変わり、それが自転車のタイヤを温めるからである。

9.3 Simple Machines 12We think of levers being used to decrease effort force. Which of the following describes a lever that requires a large effort force which causes a smaller force to act over a large distance and explains how it works?

9.3 単純機械 12てこは努力の力を減らすために使うものだと考えがちである。次のうち、大きな努力の力を要し、それによってより小さな力が長い距離にわたってはたらくてこを述べ、その働きを説明しているのはどれか。

13A baseball bat is a lever. Which of the following explains how a baseball bat differs from a lever like a pry bar?

13野球のバットはてこである。次のうち、野球のバットがバールのようなてことどう違うかを説明しているのはどれか。

9.1 Work, Power, and the Work–Energy Theorem 14A baseball player exerts a force of on a ball for a distance of as he throws it. If the ball has a mass of , what is its velocity as it leaves his hand?

9.1 仕事、仕事率、仕事・エネルギー定理 14ある野球選手が、ボールを投げる際にの距離にわたっての力を及ぼす。ボールの質量がだとすると、手を離れるときの速度はいくらか。

15A boy pushes his little sister on a sled. The sled accelerates from 0 to 3.2 m/s . If the combined mass of his sister and the sled is 40.0 kg and 18 W of power were generated, how long did the boy push the sled?

15少年が妹をそりに乗せて押す。そりは0から3.2 m/sまで加速する。妹とそりの合計質量が40.0 kgで、18 Wの仕事率が生じたとすると、少年は何秒間そりを押したか。

9.2 Mechanical Energy and Conservation of Energy 16What is the kinetic energy of a bullet traveling at a velocity of ?a. b.

9.2 力学的エネルギーとエネルギーの保存 16速度で飛ぶ質量の弾丸の運動エネルギーはいくらか。a. b.

18The potential energy stored in a compressed spring is $$U=\frac{1}{2}k{x}^2$$, where k is the force

18縮められたばねに蓄えられる位置エネルギーは$$U=\frac{1}{2}k{x}^2$$である。ここでkは力の

9.3 Simple Machines 19A man is using a wedge to split a block of wood by hitting the wedge with a hammer. This drives the wedge into the wood creating a crack in the wood. When he hits the wedge with a force of 400 N it travels 4 cm into the wood. This caused the wedge to exert a force of 1,400 N sideways increasing the width of the crack by 1 cm . What is the efficiency of the wedge?

9.3 単純機械 19ある男が、くさびをハンマーで叩いて木の塊を割ろうとしている。これによってくさびが木に打ち込まれ、木に割れ目ができる。400 Nの力でくさびを叩くと、くさびは木の中へ4 cm進む。これによってくさびが横向きに1,400 Nの力を及ぼし、割れ目の幅が1 cm広がった。このくさびの効率はいくらか。

9.3 Simple Machines 21Conservation of Energy and Energy Transfer; Cause and Effect; and S&EP, Planning and Carrying Out Investigations Plan an investigation to measure the mechanical advantage of simple machines and compare to the IMA of the machine. Also measure the efficiency of each machine studied. Design an investigation to make these measurements for these simple machines: lever, inclined plane, wheel and axle and a pulley system. In addition to these machines, include a spring scale, a tape measure, and a weight with a loop on top that can be attached to the hook on the spring scale. A spring scale is shown in the image.

9.3 単純機械 21エネルギーの保存と移動、原因と結果、そして科学的な探究の実践(調査の計画と実行) 単純機械の機械的利得を測り、その機械のIMAと比べる調査を計画せよ。調べた各機械の効率も測ること。てこ、斜面、輪軸、滑車の仕組みについて、これらの測定を行う調査を設計せよ。これらの機械に加えて、ばねばかり、巻き尺、そしてばねばかりのフックに掛けられる輪の付いたおもりを使う。ばねばかりを図に示す。

20An electrician grips the handles of a wire cutter, like the one shown, 10 cm from the pivot and places a wire between the jaws 2 cm from the pivot. If the cutter blades are 2 cm wide and 0.3 cm thick, what is the overall IMA of this complex machine?

20ある電気工が、図のようなワイヤーカッターの柄を支点から10 cmのところで握り、支点から2 cmのところの刃の間に電線を置く。刃の幅が2 cm、厚さが0.3 cmだとすると、この複合機械の全体のIMAはいくらか。