【演習】仕事の原理と仕事率

物理基礎【力学】第24講『仕事の原理と仕事率』の講義内容に関連する演習問題です。
講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

問題

[Level.1]
動滑車を組み合わせて，物体を持ち上げるのに必要な力が，滑車を使わなかった場合に比べて4分の1で済む道具を作った。
この道具で物体を1.0m持ち上げるにはひもを何m引けばよいか。

[Level.2]
ある物体を2.0✕10²Nの力で3.0m持ち上げるのに1分かかった。
力がした仕事と仕事率をそれぞれ求めよ。

[Level.3]
てこを使って物体をゆっくり持ち上げたい。
てこの端Aを力点にすると，持ち上げるのに必要な力は50N，かかった時間は10秒だった。
次に物体を最初の状態に戻し，先ほどより支点に近い位置Bを力点にすると，持ち上げるのに必要な力は1.0✕10²N，かかった時間は8.0秒だった。
効率よく仕事ができたのはA,Bのうち，どちらを力点にしたときか。

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
4.0m

[Level.2]
仕事：6.0✕10²J
仕事率：10W

[Level.3]
B