💡 ヒント：ジュールの実験（仕事が熱に変わる）

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

おもりが落下すると、ひもが羽根車を回します。羽根車は水をかき混ぜ、水との摩擦で熱が発生します。これがジュールの実験で、「仕事と熱が等価である」ことを示しました。

落下 1 回で \(mgh\) の仕事が熱に変換され、\(N\) 回繰り返すと \(N mgh\) の熱が水を温めます。水の質量 \(M\) と比熱 \(c\) から温度上昇が計算できる。

✏️ 求めるもの

水の温度上昇 \(\Delta T\)〔K〕。おもりの質量 \(m\)、落下高さ \(h\)、落下回数 \(N\)、水の質量 \(M\)、水の比熱 \(c_w\) が与えられる。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. おもりの位置エネルギーを計算：1 回あたり \(mgh\)
  2. N 回分の合計熱量を計算：\(Q = N m g h\)
  3. 水の温度上昇を計算：\(Q = M c_w \Delta T\) → \(\Delta T = Q / (M c_w)\)
  4. 単位を揃える：水の質量 \(M\) の単位と比熱 \(c_w\) の単位を整合させる
注意

この問題では「おもりの質量 \(m\)」と「水の質量 \(M\)」は別物。落下する質量は仕事を与える側、温まるのは水。両者を混同しないよう文字を区別しよう。