中学３年理科　運動とエネルギー　力学的エネルギー　確認問題４・解答

中学３年理科　運動とエネルギー　力学的エネルギー　確認問題４・解答

４、位置エネルギーと運動エネルギー

次の図のようなジェットコースターの軌道があります。

ジェットコースターは、ＡからＢ～Ｅを通ってＦでブレーキをかけ、Ｇで停止しました。

ＡＦ間では、摩擦や空気による抵抗がないものとします。

次の問いに答えてください。

（１）ジェットコースターのもっている位置エネルギーと運動エネルギーが最も大きい点を、図のＡ～Ｆからそれぞれ選んで、記号で答えてください。

☆ 一番高い位置にあるときに、位置エネルギーが最大となります。

そして、この位置エネルギーがすべて運動エネルギーに変わった所が、基準面０の場所になりますから、一番低い場所になります。

答え　位置エネルギー（Ａ）、運動エネルギー（Ｃ）

（２）ジェットコースターのもっている位置エネルギーと運動エネルギーが最も小さい点を。図のＢ～Ｆから選んで、記号で答えてください。

☆ 力学的エネルギーの保存の法則により、位置エネルギーと運動エネルギーは互いに移り変わりますから、

（１）とは逆に、高い場所は運動エネルギーは一番小さく、位置エネルギーは最大になります。

答え　位置エネルギー（Ｃ）、運動エネルギー（Ａ）

（３）ジェットコースターの速さが最も大きい点を、図のＢ～Ｆから選んで、記号で答えてください。

☆ 運動エネルギーが最大のときに、速さも最大になります。ですから一番低い場所が

運動エネルギー（速さ）が最大＝位置エネルギーが最小

答え　Ｃ

（４）Ａ、Ｂ，Ｃの各点でジェットコースターがもっている力学的エネルギーの大きさをそれぞれＡ，Ｂ，Ｃとすると、それらの関係はどのように表されますか？

つぎのア～オから選んで、記号で答えてください。

ア、Ａ＞Ｂ＞Ｃ
イ、Ａ＝Ｂ＝Ｃ
ウ、Ａ＜Ｂ＜Ｃ
エ、Ａ＞Ｂ，Ａ＝Ｃ
オ、Ａ＜Ｂ，Ａ＝Ｃ

☆　力学的エネルギーは一定で変化しませんから。

Ａ位置エネルギー（最大）・運動エネルギー（最小）
Ｂ位置エネルギー（中）・運動エネルギー（中）
Ｃ位置エネルギー（最小）・運動エネルギー（最大）

答え　イ