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教えてください。急いでます。 中学の物理の問題です。 落差が200mの滝がある。...

coc********さん

2018/2/623:07:48

教えてください。急いでます。
中学の物理の問題です。
落差が200mの滝がある。この滝では平均毎秒100トンの水が流れ落ちている。ただし、1トンは1000kgである。
①1kgの水が1mの高さから落下したときに得られるエネル

ギーは何Jか答えなさい。
②100トンの水にはたらく重力は何Nか答えなさい。
③100トンの水が200mの高さにあるときの位置エネルギーは何Jか答えなさい。
④この滝で得たエネルギーの10%が電気エネルギーに変換されて利用できるものとすると、何Wの電力が得られるか答えなさい。
⑤水平な線路上を進む電車を、この滝のエネルギーにより動かすことを考える。電車の質量を100トンとする。この滝で得たエネルギーの10%がすべて電車の運動エネルギーに変換されたとする。静止した状態の電車にこの滝が得たエネルギーを1秒間供給すると、速さは最大何m/sになるか答えなさい。

以上です。よろしくお願いします。

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ベストアンサーに選ばれた回答

ish********さん

2018/2/821:04:48

重力加速度を10[m/s^2]とする、


位置エネルギーの公式"E=mgh"より、
E= 1[kg] * 10[m/s^2] * 1[m] = 10[J]


重力の公式"W=mg"より、
W= 1[t] * 10[m/s^2] = 1 000[kg] * 10[m/s^2] = 10 000[N]


位置エネルギーの公式"E=mgh"と②の結果より、
E = mgh = Wh = 10 000[N] * 200[m] = 2 000 000[J]


滝で流れ落ちる水量は100[t/s]なので、③より、流れ落ちる水の仕事率は 2 000 000[W]
この10[%]が電気エネルギーに変換されるので、求める電力は 200 000[W]


E = W x t
仕事率 200 000 [W もしくは J^s] x 時間 1 [s] = 200 000 [J]
E = 1/2 mv^2 200 000 = 1/2*100 000*v^2
v^2 = 200 000 / 50 000
v^2 = 4
v = √4 = 2
よって 2ms^-1

質問した人からのコメント

2018/2/8 22:19:34

ありがとうございます。とても助かりましたm(__)m

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