センター2017物理基礎追試第1問 問2「回生ブレーキによって回収されたエネルギー」

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■まずは図を描いてみよう

物理が苦手な文子
ハイブリッドカーの問題ね。

物理が得意な秀樹
題材はハイブリッドカーになっているけど,エネルギーに関する割と単純な問題だね。単純だけど,このような問題が苦手な人が多いんだよね。

物理が苦手な文子
私もなんとなく苦手だわ。文章しかないからイメージがしにくいのよね。

物理が得意な秀樹
そんなに難しくない設定だから,図を描いてみようか。

物理が苦手な文子
やっぱり図があると分かりやすくなるわね。

物理が得意な秀樹
そうでしょ。実際に問題を解くときには,わざわざ車の絵を描かなくてもいいと思うよ。丸か四角で十分だよ。

■単位に注意!

物理が苦手な文子
今は車の絵のままでいいわよね。求めたいのは,「回収されたエネルギー」ね。

物理が得意な秀樹
そうだね。文章が長いのでちょっとまとめてみるね。

物理が苦手な文子
そうか,まずは「失われた運動エネルギー」を求めればいいのね。

物理が得意な秀樹
運動エネルギーの式は分かるよね。

物理が苦手な文子
それは大丈夫。

物理が得意な秀樹
そうだね。この式なんだけど,ここで大切なのは単位なんだ。この問題では「速さ36km/h」と与えられているけど,運動エネルギーの式のvの単位はm/sじゃなきゃダメなんだ。

物理が苦手な文子
単位を変換しなきゃダメね。質量も「1200kg」になってるけど,これも単位を「g」にするんだっけ?

物理が得意な秀樹
質量の単位は「kg」でいいんだよね。ちょっとややこしいけど覚えておこう。

物理が苦手な文子
良く出てくるものばかりね。

物理が得意な秀樹
そうだよね。とにかく速さの単位をm/sに変換しようか。

物理が苦手な文子
単位の変換って苦手なのよね。

物理が得意な秀樹
36km/hを単位ごとまとめて考えてみると,分かりやすいんじゃないかな。36km/hって,1時間に36km進むっていう意味だから,こんな計算でどう?

物理が苦手な文子
なるほど。1時間は60分で,1分は60秒だから,1h=60×60sって計算したのね。単位も一緒に計算しちゃえばいいのね。

■あとは計算!

物理が得意な秀樹
36km/hを10m/sに描き直しておくよ。

物理が苦手な文子
まず求めたかったのは,「失われた運動エネルギー」よね。静止したときの運動エネルギーは0だから,失われた運動エネルギーEは,

 

    \begin{eqnarray*}E&=&\frac{1}{2}mv^2\\  &=&\frac{1}{2}\times 1200\times 10^2\\  &=&60000{\rm J}\\  &=&60{\rm kJ}\end{eqnarray*}

物理が得意な秀樹
そうだね。失われた運動エネルギーは60kJだ。慌てて60kJっていう答えを選ばないでね。

物理が苦手な文子
そうね。今求めたいのは,「回収されたエネルギー」なのよね。回収されたエネルギーは,失われた運動エネルギーの10%だから,答えは6.0kJね。

物理が得意な秀樹
そういうことだね。答えは⑤だ。

 

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