力学的エネルギー保存の法則の問題(写真の赤丸の問題)について質問です。解説の「速さが最大になるときの物体の位置をとする。板を取り去った 直後とで，力学的エネルギー保存の法則の式を立てる」とは、どう言うことでしょうか。また、「物体の位置がx2のとき、重力による位置エネルギー... Read More

の長さ h=250 -E 0° ngcos3 0° _mgcos30 30° 168. 弾性体のエネルギー 解答 (1) 解説を参照 (2) (4) x= mg k V= x= mg_ k m k て,x2= g 物体は重力弾性力、垂直抗力を受け、それらの力はつ りあっている。物体の位置がxのときのつりあいの式を立てる。また, 板が物体からはなれるとき,垂直抗力が0となる。(3)物体は重力,弾 性力の保存力だけから仕事をされ,その力学的エネルギーは保存される。 ばねの伸びが最大になるとき, 物体の速さは0 となる。 (4) 運動エネル ギーをxの関数として式で表し, 速さの最大値を求める。 解説 (1) 物体の位置がxのとき, 弾性力は鉛直 上向きにkx であり, 物体が受ける力は図1のよう に示される。 力のつりあいから, mg-kx-N=0 N=mg-kx ...① これから, Nxとの関係を示すグラフは、図2の ようになる。 (2) 板が物体からはなれるときは, N = 0 となる。 (3) mg 図2のグラフから, N = 0 となるxの値は, x= k 2mg k mg のとき, k 図1 Rx N x=0, x = 0 は板を取り去った位置なので、 解答に適さない。 したがって 2mg k mg (3) x=0を重力による位置エネルギーの基準とし, 板を急に取り去っ た直後と, ばねの伸びが最大になったときとで, 力学的エネルギー保 存の法則の式を立てる。 板を急に取り去った直後, 運動エネルギー, 重力および弾性力による位置エネルギーは,いずれも 0である。 ばね の伸びが最大になるときの物体の位置を x1 とすると, その位置での 運動エネルギーは 0, 重力による位置エネルギーはmgx, 弾性力 による位置エネルギーは 1/12 kx² と表される(図3)。これから,力学 図3 的エネルギー保存の法則の式を立てると, 0=0-mgx + 1/23kx120=x(kx-2mg) 1 mv² は最大値 2 (4) 速さが最大になるときの物体の位置を x2 とする。 板を取り去った 直後とで, 力学的エネルギー保存の法則の式を立てると 0=1/2mv-mgx2+1/12kx2² 1/12mmx212/2kx=-12/21(キュー)+².② m²g² mg 2mg_ k 速さが最大となるのは, 式 ② が最大値となるときである。 したがっ m²g² となる。 2k (1) 問題文の 「ゆっく りと下げ･･･」とは,力が つりあったままの状態で 板を下げることを意味す る。 NA mgs 図2 E=0 mg k F000000006 i + 1/2kx ₁² E=0-mgx+- 0 X1 1x (3) 物体の力学的エネ ルギーは, 運動エネルギ 一. 重力および弾性力に よる位置エネルギーの和 である。 第1章 力学Ⅰ 物体の位置がx2のと き, 重力による位置エネ ルギーはmgx2, 弾性 力による位置エネルギー は kx2²/2 となる。 0/1 m² の最大値を求 めるには,式 ② のように 平方完成をするとよい。 101 some きる。 体に力を加えて, 一定の いて,この力がする仕事の仕事率を求めよ。 ただし, 度の大きさをgとする。 (1) 物体と斜面との間に摩擦がない場合 (2) 物体と斜面との間の動摩擦係数がμ' の場合 →例題13 [知識] 69. 動摩擦力と仕事■ 水平面上の壁にばね定 数kのばねの一端を固定し、 他端に質量mの物 168. 弾性体のエネルギー図のように, ばね定数kのばねの 上端を天井に固定し,下端に質量mの物体を取りつける。 ばね が自然の長さとなるように, 板を用いて物体を支える。 ばねが 自然の長さのときの物体の位置を原点として, 鉛直下向きを正 とするx軸をとり,重力加速度の大きさをgとする。 (1) 板をゆっくりと下げ, 物体からはなれるまでの間で,物体 が受ける垂直抗力の大きさNと位置xとの関係をグラフで示せ。 (2) (1)の場合において, 板が物体からはなれるときの物体の位置 x を求めよ。 (4) (3) の場合において, 物体の速さが最大になるときの物体の位置 x と, そのとき (3) 板を急に取り去った場合,ばねの伸びが最大となるときの物体の位置xを求めよ 速さ”をそれぞれ求めよ。 (拓殖大改) 自然の長さ 自然の 長さ 物体 板| Os→0 ばね < 0000 X 体を取りつけた。 ばねが自然の長さのときの物 日本の位置Oを原点とし、 右向きを正とするx軸 をとる。 物体を、原点Oからx軸の正の向きに距離はなれた位置Pまで引き,静か なすと、物体はx軸の負の向きに向かって動き出し, 0から距離s はなれた位置 停止した。 この運動では,PとQの間のある点で物体の速さが最大となることが観測 た。 物体と面との間の動摩擦係数をμ, 重力加速度の大きさをgとする。 物体が位置Pにあるとき, ばねにたくわえられている弾性エネルギーはいくら 物体が0から距離 x はなれたPとQの間の任意の位置Rにあるとき, 物体の エネルギーはいくらか。 物体が静止する位置Qの座標s はいくらか。 物体の速さが最大となる位置を求めよ。 (愛知教育大

物理の斜面上の運動です。 ほぼ全て分からないので解説をお願いしたいです🙇🏻‍♀️‪‪ 41の(1)は比率をなんのために出しているかがわからないです。 (2)は自分は3枚目の写真の求め方で出したのですがこの計算式はこの問題にあっているのかを知りたいです、 (3)は質量を変えて... Read More

4. 斜面上の運動 傾きの角が30°のなめらかな斜面に質量2.0kgの物体 Aを置いたところ, 物体Aはゆっくりとすべり始めた。 重力加速度の大きさを 9.8m/s² とする。 (1) 物体Aが斜面にそって下向きに受ける力の大きさ F [N] を求めよ。 (2) 物体Aの加速度の大きさ [m/s²] を求めよ。 (3) 物体Aのかわりに質量1.0kgの物体Bを置いた。 加速度の大きさ 4B [ M/S'] を求めよ｡ (2) 斜面上の運動 傾きの角が30°のなめらかな斜面上に質量 5.0kgの物体を ,これに糸をつけ, 斜面に平行に上向きの力を加えて, 物体を引き上げたり下ろ りした。 重力加速度の大きさを 9.8m/s' とする。 の張力の大きさが40Nのとき, 物体の加速度αはどの向きに何m/s² か。 体の加速度が斜面下方に 1.9m/s² のとき, 糸の張力の大きさは何Nか。 (1) 30° 130° 例題

(1)で、解答はmgsin30°って書いてあるのですが、移動距離を含めず計算していいんですか？

図のような, 水平となす角が30°のなめらかな斜面 AC がある。 質量 40kgの物体を斜面上でゆっくり す AからCまで引き上げた。 重力加速度の大きさを9.810m、 m/s2 として,次の各問に答えよ。 日 (1) 物体を引き上げる力Fの大きさは何Nか。 (2) 力Fがした仕事は何Jか。 -10** (3) 物体にはたらく重力がした仕事は何Jか｡ 指針 (1) 「ゆっくりと引き上げた」とは, 力がつりあったままの状態で, 物体を引き上げ たことを意味する。 斜面に平行な方向の力のつ りあいの式を立て,Fの大きさを求める。とす (2) (3) W=Fxcose」 を用い 解説 (1) 物体にはたらく力は, 図のよ うになる。 斜面に平行な方向の力のつりあいか ら、 E F=mgsin30° =40×9.8× 1 2 =1.96×102N √3 mgsin30° 2.0×10°NEの速 130° 19.8mgとす N hi mg 2mgcos30° 30° A 130° 至向題 129 FRESCA (O W'=(40×9.8) ×10×cos120° |=-1.96×10°J tum (2) 物体は、力Fの向きに10m移動しているの で、 仕事 W W=(1.96×102) ×10=1.96×10°J 2.0×10°J (3) 重力と物体が移動する向きとのなす角は 120° である。 重力がする仕事 W' は, =-1.96×10J B -2.0×10°J 別解 (3) 重力は保存力であり, その仕 事は,重力による位置エネルギーの差から求め られる。 点Aを高さの基準とすると, 点Cの高 さは 10sin30°=5.0mであり, 仕事 W' は, W'=0-mgh=0-40×9.8×5.0 C -2.0×10° 運動とエネルギー

物理「力のモーメント」の問題です。このオレンジマーカーが引いてある部分なのですが、なぜlcosθなのでしょうか？2lcosθだと思ったので、なぜlcosθなのか分かりません。わかる方教えていただきたいです。お願いします🙇‍♀️

N- 2 -T=0 N=12x2mgd=13mgs √3 基本例題 20 壁に立てかけた棒のつりあい 質量 m, 長さ2lの一様な棒AB を, 水平であらい床と鉛直で なめらかな壁の間に,水平から0の角をなすように立てかけた。 重力加速度の大きさをg とする。 (1)棒が静止しているとき, 壁からの垂直抗力の大きさ NA, 床か らの垂直抗力の大きさ NB, 摩擦力の大きさ F を求めよ。 (2) 棒が倒れないためには, tan 0 がいくら以上であればよいか。 ただし, 棒と床の間の静止摩擦係数をμとする。 NA= 鉛直方向のつりあいより Nb-mg=0 よって NB=mg 水平方向のつりあいより N-F=0 97 解説動画 A 指針 B のまわりの力のモーメントのつりあい, 鉛直方向と水平方向の力のつりあいを考える。 解答 (1) 棒にはたらく力を図示する。 B のま わりの力のモーメントのつりあいよ り mg xlcos0 - NA×21sin0=0 mg 2tan0 F=N=_mg 2 tan 0 (2) F が最大摩擦力 μNB をこえなけ ればよいので F≤μNB mg 2 tan 0 Mμmg 1 2μ tan ≧ 21 NA mg B F 21 sin 0 NB KB cose

(1)の問題で、答えとは違うんですけど3枚目にある写真みたいな考え方で答え導くのもあってますか？？

重力によ さ 7.0m に逆ら mになっ 119日運動エネルギーと位置エネルギー 傾き 30°のなめらかな斜面上で,高さ10mのところから質量 1.0kgの物体を静かにはなした。 (1) 物体について斜面方向の運動方程式を立 て,斜面をすべりおりるときの物体の加 速度を求めよ。 (2) 斜面の下に達したときの物体の速さはい くらか。 130° 1.0kg V=0 |10m (3) 物体が斜面の下に達したときの運動エネルギーはいくらか。 また, はじめの位置での重力による位置エネル ギーの値と比べよ。 [0,4 =W そーっと下げる 20 r い D

なぜ①+②なんですか？ 代入して求めるのではだめですか

第1章 物体の運動とエス <発展例題 18 摩擦のある斜面と2物体の運動 図のように、傾きの角が30° のあらい斜面上 に質量mの物体Aを置き, これに軽い糸をつ け, 軽くてなめらかな定滑車を通して質量 2m のおもりBをつり下げたところ, A, B は動き 出した。 A が斜面を上昇するときの加速度の 大きさはいくらか。 Aと斜面との間の動摩擦 係数を 考え方 . Aにはたらく力 分ける 斜面に平行な力 重力成分 mg sin 30° 動摩擦力 F'= N 糸の張力 T 重力加速度の大きさをgとし, 斜面は固定されているものとする。 √√3 Aの運動方程式 斜面に垂直な力 重力成分 mg cos 30° 垂直抗力 N ・B: 2ma=2mg-T ① +② から, 代入 Aの力のつりあい N = mg cos 30° 3ma=2mg- 1/12 mg/1/15.1mg √3 √√3 2 3ma=mg よって,a=13239 30° mgsin30% F'= 30° -N 解答 A,B の加速度の大きさをα, 糸の張力の大きさをTと し,A,Bの運動の向きをそれぞれ正の向きとする。 運動方程式は m N A ・A:ma=T-mgsin30° 13 mg cos30°…① 斜面方向 = √√3 鉛直方向 sin 30° 130° mg =. 11/212 cos 30°=- √3 2 139 T mg cos30° 2m One Point > 物理独特の言い回し ・なめらかな(面) ⇒ 摩擦の無視できる (面) ・あらい(面) ⇒ 摩擦のある (面) 軽い(糸) ⇒ 質量の無視できる(糸) ・小球 (または小物体) ⇒大きさの無視できる球 (または物体) 補足 糸で結ばれた じ大きさの 運動する。 糸の張力の 糸のどの部 (車 左の結果 T=2m(

高二物理の問題です。基礎的な部分でお恥ずかしいのですが、この問題は物体が斜面から受ける垂直抗力を求めているのになぜ、N🟰で終わらず、力の大きさＦまで考えなければいけないのでしょう？

図のように、 水平とのなす角が0のなめらかな斜面上に、質量 mの物体を置き, 水平方向に大きさFの力を加えて静止させた。 重力加速度の大きさをgとして, 力の大きさFと,物体が斜面か ら受ける垂直抗力の大きさを求めよ。 N ANcos 0 SUOJATE ■指針 物体が受ける力はつりあっている。 これらの力を互いに垂直な2つの方向に分解し, 各方向で力のつりあいの式を立てる。 解説 垂直抗 力をNとすると, 物 体が受ける力は図の ようになる。 鉛直方 向と水平方向のそれ ぞれの力のつりあい から, 鉛直 : Ncose-mg = 0 N=- 水平: F-Nsin0=0 これにNを代入し、 ONT 激 F=Nsin0= xsin0= mgtan0 mg coso Nsine 0 mg F mg 60m coso 10 INTE DE 別解物体が 受ける力を、斜面に 平行な方向と垂直な 方向に分解してもよ い。 この場合、各方 向における力のつり あいから, を聞かせるためには 平行: Fcos-mg sin0=0 mg 垂直: N-mg cose-Fin=0.① 式 ① に求めたFを代入して, NA mgsin 0 mg (cos20 +sin20) = cose 11 FOR = Fcoso mg cose F Fsine Amgcoso F=mgtan0 hadi C N = mg cos0+Fsin0=mgcoso+mg Oct. Or msin²0 coso

Sの値ってcosθじゃなくてsinθを使った答えでも正解になりますか？

5 10 15 20 例題15慣性力 ② 図のように、水平に等加速度直線運動を する電車の中で,天井から質量 m[kg] 20 のおもりをつるした軽いひもが鉛直に対 して傾いて静止していた。このとき, ひもがおもりを引く力の大きさ S〔N〕, ⑤3 および、地上から見た電車の加速度の大 きさα[m/s²] をそれぞれ求めよ。 重力加速度の大きさを g [m/s'] とする。 =- 指針 電車内の人から見ると,電車の加速度の向きとは反対に慣性力がはたらくように見える。 解 電車内の人から見た立場で考えると, おもりには,重 カmg, ひもが引く力 慣性力の3力がはたらき, これらがつりあって静止しているように見える。 地上の人から見た電車の加速度をaとすると, =-ma である。 よって, 水平方向, 鉛直方向の力 のつりあいの式は次のようになる。 水平方向 : Ssine - ma = 0 鉛直方向 : Scos0 - mg = 0 [N] mg ②式より S = coso これを①式に代入して整理すると S sin mgsino m mcoso 別解 地上に静止 chat/01 m a= = = gtan0[m/s2] Are ている人の立場で考えると ......1 ① ② お Scos e f=-md 加速度の 向き I 1 0 mg S sin 第1編 力と運動

運動方程式 この問題のオレンジ色の下線部をひいた運動方程式が成り立つ理由を知りたいです🙇

• ・糸の張力 ( 鉛 重力 (鉛直下向き) ...大きさ0.. (1)a=+4.2m/s2 だから, 物体の運動方程式は, 7.0 N 0.50×4.2=T-4.9 よって, T=7.0N (2)物体は等速度で運動するから, α=0m/s2 よって, 物体の運動方程式は, 0.50x0=T-4.9 よって, T = 4.9N (3) T=2.4N だから, 物体の運動方程式は, 0.50×α=2.4-4.9 よって, α=-5.0m/s2- 4.9 N UGOS Pel 19 介 4.9 N 基本例題 15 斜面上の物体の運動 図のように,傾きの角が30°のなめらかな斜面上で, 質量 m[kg]の物体をある速さで斜面に沿って上向きに すべらせた。重力加速度の大きさをg[m/s2] とする。 (1) 斜面をすべり上がっているときの物体の加速度の 向きと大きさを求めよ。 負鉛直下向き Huthat 物体が斜面から受ける垂直抗力の大きさを求めよ。 解答 物体が受ける力は、次の2力である。 垂直抗力(斜面に垂直で上向き)･･･大きさを N [N] とする。 -g[m/s²) 重力 (鉛直下向き)･･ 斜面に平行な成分:mgsin30°〔N〕 斜面に垂直な成分: mgcos30°〔N〕 (1) 斜面に沿って上向きを正の向きとし、物体の加速度を a[m/s²]とすると,斜面に平行な方向の運動方程式は, 1/12/0 ma=-mgsin30° よって, a=- (2) 斜面に垂直な方向の力はつりあっているから, 080. N-mgcos30°=0 よって, N=" = -mg〔N〕 √3 2 2 4.9 N 42m 53³2220 30° M 鉛直下向きに 5.0m 30° 2.4 N √3 m05, 12*1 AN mgsin30% 30 30° 4.9N n mg 30 向きとする 運動方程式 ・A:2.0 a ・B: 1.5 ①+②を αの値を US √3 正 nicos30 € 1 斜面に沿って下向きに [in/s] 2 き静重任 あ きに 2mg[N] (2 解

（2）について質問です。 初速度v0について考えなくてもいい理由を教えてください

18:36 8月30日 (水) 戻る 学習時間 11:34 解説を見る 前回:-* ☆お気に入り登録 23 FTIR SVEICA ニューグローバル物理基礎 (新課程) p.50 1編 物体の運動とエネルギー 2章 さまざまな力とそのはたらき ●正答率: 単元の進捗 18.8% 達成度: 結果の入力 基本例題 20 水平となす角0の滑らかな斜面上で,質量mの物体を滑ら せる。重力加速度の大きさをgとする。 (1) 物体を斜面の上端に置いて静かに手放した。 物体が斜面 を滑り降りるときの加速度の大きさを求めよ。 (2)物体を斜面の下端に置いて斜面に沿って上方に初速度 vo を与えた。 物体が斜面を上昇するときの加速度の大きさを求めよ。 34.1% m [解説] (1) 斜面に平行下向きを正, 加速度をaとする。 運動方程式は, ma=mgsin0 よって, a=gsin0 「斜面に平行上向きを正, 加速度を d' とする。 運動方程式は, "ma'=-mgsin O よって, d' =-gn0 これより, 加速度の大きさは gsin0 前回結果 初挑戦 前回 --月--日 0 垂直抗力 N mgsine mgcoso 重力 mg ll 24% (1), (2) とも同じ斜面下向きに大きさgsin 0 の加速度を生じる。 この加速度の大きさは,質量mが解 答に残っていないことから, 物体の質量に関係しないことがわかる。 7 書込開始」