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Physics Senior High

物理基礎の物体の運動方程式です この滑車の問題が全くわかりません どれかひとつだけでも十分ですので解法と答えを教えてください

2② 2物体の運動方程式 次の値を求めよ。 なお、 力を図示する際には物体ごとに図を分けること。 重力加速度の大きさをg 〔m/s²] とする。 例題 物体A,Bの加 速度の大きさ m (kg) 解 Aについては右向き を, Bについては鉛直下向きを正の向きとし ・正の向き 00 M [kg] A,Bの加速度の大きさは等しいのでともにa [m/s2] とする。 糸の張力の大きさをT[N] とし AとBが受ける力をそれぞれ図示する。 Aについて 加速度 α T a Aの運動方程式は Ma=T Bの運動方程式は ma=mg-T ① 式+ ② 式より (M+m)a=mg よって (1) (a) 物体 A, Bの加速度 の大きさ (b) 糸の張力の大きさ T〔N〕 M Bについて 加速度 α 9 糸 (a) (2) (a) 物体A,B の加速度 の大きさ (b) 糸1の張力の大きさ T〔N〕 2m (kg) A OO (b) m M+m B Img 滑車 A KOMO M 〔kg〕 (b) z+F g[m/s²) 糸 正の 向き Fixe 糸 1 (3) (a) 物体A. B の加速度 の大きさ (b) 糸の張力の大きさ T(N) 滑車 B m (kg) m (kg) (a) (4) (a) 物体A. B の加速度 の大きさ (b) 糸の張力の大きさ T[N] 滑車 B F (N) MTIN m(kg) 149 Hoffma 糸2 (b) 滑車 B 糸 M (kg) 天井 (a) (5) (a) 物体A. B の加速度 の大きさ (b) 糸の張力の大きさ T〔N〕 2m(kg) (b) B M (kg) A KOMO 天井 m[kg] M>m 糸 滑車 m [kg] B (b) 60°

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(2)の問題です。 赤線の2πx/16とはどういうことでしょうか? 自分で調べた結果、 y=Asin2πx/λ というものが出てきましたが、よくわかりません。 y=Asinωtならわかるのですが、、、 ご教授よろしくお願いします。

解説 (1) 図か 波が生じている。 周期 T = 0.40s, 波長 = 2.0m²である。 波の速さをv[m/s] として, 発展例題30 正弦波の式 物理 図のような正弦波が, x=0を波源として, x 軸の正の向きに進行している。 実線の波形から 最初に破線の波形になるまでの時間は, 0.10s であった。 実線の状態を時刻 t=0s とする。 (1) 波の伝わる速さ, 周期, 振動数を求めよ。 (2) t=0sにおける波形を式で示せ。 (3) x=0mの媒質の変位y 〔m〕 , 時刻 t[s] を用いて表せ。 指針 正弦波の波形や, 単振動をする媒質 の変位は,いずれも sin を用いた式で表される。 それぞれの式は、波の波長や周期振動のようす をもとにして考えることができる。 「解説」 (1) 波は 0.10s間に2.0m進んで 2.0 おり,速さは, 0.10 図から, 波長 入=16mなので, 周期Tは, T=1_16 V 20 振動数fは, = 0.80s f: V= = 1 T 1 0.80 =20m/s 1.3Hz LIEKS (2) 図の波形において, 1波長分 (入=16m) はな れた位置どうしでは位相が2ヶ異なり、 t=0の とき,x=0の媒質の変位はy=0 なので,位置 0 -0.20 -= 1.25 2 1 10 -1 -2 y〔m〕 I 2 1/ Y 10 進む向き I 1 エ mo8-04 (1) 発展問題 356 1 20 5 TCX 8 *[m〕 PE TXC x での位相 (sinの角度部分)は,2- x 十 2x 1/6 = 480 と表される。また, x=0から x>0 に向かって まず波の山ができており, 波の振幅が2.0m な ので,求める波形の式は, y=2.0sin- WITH TH (3) 媒質の振動では1周期 (T= 0.80s) 経過する と位相が2ヶ進み, x=0の媒質の変位は,図か ら,t=0のときにy=0 なので、 時刻におけ 0.80 る位相 (sin の角度部分) は, 2- = 2.5t と 表される。また,x=0の媒質は,t=0から微 小時間後に負の向きに動くので、求める変位y TEST y=-2.0sin2.5mt の式は, 139

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(4)(5)について質問です (4) バネが縮んでから、伸びたばねによって押し返されるところを注目するのはなぜですか?(自分はバネに届く前とd2縮んだ場面について考えようとしていました。) なぜ運動方程式で解こうと思うのですか? エネルギーでは解けないのですか? (5... Read More

〔8〕 2008 山形 RS 上には,質量Mの台が垂直面 QR に接して置かれていて、台の上面が水平面PQと同一平面 図のように、水平面PQ上に、大きさの無視できる質量mの小物体が置かれている. 水平面 置かれている. ばね 1, ばね2ともにばね定数はkとし, 質量は無視できるとする. また, 水平面 になっている. 水平面 PQ 上にはばね1が, 水平面 RS上にはばね2が, 一端を壁に固定されて と小物体,台の間の摩擦は無視し,重力加速度の大きさをgとする. vo 小物体をばね1の固定されていない端に接触させ,自然長からd, だけ縮めぞ静かに手を離し た。 ばねが自然長に戻ったところで、小物体はばね1から離れ,水平面 PQ 上を右向きに速さ で運動した. Q(1) vo をm, k, d を用いて表せ. その後,小物体は速さで台に乗り移り、同時に台も動きはじめた. 小物体が台上を時間Tの 間に,台に対して距離だけすべった後、 小物体と台は一体となって水平面 RS 上を右向きに一 定の速さ △ (2) T, V をそれぞれ vo, m, M, g, μの中から必要なものを用いて表せ. (3) を vo, m, M,g,μ を用いて表せ. 台は小物体を乗せたまま, 速さ V でばね2の固定されていない端にあたった.台があたる前の ばね2は自然長であった.その後, ばね2は自然長から最大d2だけ縮み,この間, 小物体は台上 をすべらなかった.ここでは、ばね2が自然長からd2だけ縮むまでの運動を考える. 小物体と台 の間の静止摩擦係数を μo とする. (4) ばね2が自然長からæ (0<x< d2) だけ縮んだとき, 小物体と台の間にはたらく静止摩擦力 の大きさを,m, M, k, æ を用いて表せ. (5) ばね2d2だけ縮むまでの間, 小物体が台上をすべらないためには, ばね1の縮みをい くら以下にしなければならないか.m, M, k, g, μo を用いて表せ. ばね 1 100000001 P 小物体と台の間の動摩擦係数をμとする. で運動した。 小物体 a R 台 2 70000000 S

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