運動とエネルギーの問題

質量 $3\text{kg}$ の物体にひもをつけ、ひもを真上に引いて、物体を一定の速さで床から $2\text{m}$ の高さまで引き上げました。引き上げるのに $5$ 秒かかりました。このとき、物体を引き上げた仕事の仕事率は何 W ですか。ただし、質量 $100\text{g}$ の物体にはたらく重力の大きさを $1\text{N}$ とし、ひもの質量と空気の抵抗は考えないものとします。

天井の点 $\mathrm{P}$ にひもの一端を固定し、ひもを動滑車の下に通してから、天井に固定した定滑車にかけ、ひものもう一方の端を床に固定したモーターの軸に取りつけた。動滑車の下には質量 $5.0\text{kg}$ の荷物をつるした。動滑車の左右のひもと、定滑車からモーターまでのひもは、すべて鉛直になっている。

モーターでひもを一定の速さで巻き取ったところ、荷物は真上に一定の速さで上がり、$1.2\text{m}$ 上がるのに $6.0\text{s}$ かかった。このとき、モーターがひもを引く仕事率は $11\text{W}$ であった。

動滑車の質量は何 g ですか。ただし、質量 $100\text{g}$ の物体にはたらく重力の大きさを $1\text{N}$ とし、ひもの質量、ひもののび、滑車と軸の間の摩擦は考えないものとします。

質量 $3\text{kg}$ の荷物を、水平な床から高さ $0.8\text{m}$ の台の上まで運び上げる。床と台の上面のあいだに、長さ $2.0\text{m}$ のなめらかな板を斜面としてかけ、荷物を斜面にそってゆっくりと一定の速さで引き上げた。このとき、斜面にそって荷物を引く力の大きさは何 N ですか。ただし、質量 $100\text{g}$ の物体にはたらく重力の大きさを $1\text{N}$ とし、斜面と荷物のあいだの摩擦や空気の抵抗は考えないものとします。また、荷物の大きさは考えないものとし、荷物を引く力の向きは斜面に平行であるとします。

水平な机の上に置いた木片に糸をつけ、糸を机の面に平行に張って、机の端に固定したモーターで巻き取り、木片を一定の速さで水平に引いた。このとき、糸の途中にとりつけたばねばかりは $0.8\text{N}$ を示し続けた。モーターの仕事率が $0.4\text{W}$ で一定であるとき、木片を $1.2\text{m}$ 動かすのにかかる時間は何秒ですか。ただし、モーターがした仕事はすべて木片を引く仕事に使われたものとし、糸とばねばかりの質量は考えないものとします。

床の上に置いた質量 $600\mathrm{g}$ の物体を、手で真上にゆっくりと一定の速さで $50\mathrm{cm}$ 持ち上げた。このとき、手が物体にした仕事は何 J ですか。ただし、質量 $100\mathrm{g}$ の物体にはたらく重力の大きさを $1\mathrm{N}$ とする。