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Physics Senior High

(2)で写真二枚目の5行目の式 Ry1'=(Mcosθ/2w)×{g(w+h tanθ )-(vcθ^2(h-wtanθ))}=0 があると思うのですが、その直前で「P1を中心として反時計回りに転覆しないためには、重心がP1より右側になければならない。よって、w-h ta... Read More

Chapter 1 力学 Section 1 力と運動 例題 10 等速円運動 ② 図1はレールに乗っている列車を正面から見た 図である。 レールの幅は2w であり, 列車の質量は Mである。 列車の重心Gは、レール間の中心線上 で、レールと車輪の接触点から高さんの位置にあ る。 空気の抵抗や摩擦力などは無視できるものと して、以下の問いに答えなさい。 (1) この列車が,たいらな地面に水平に敷かれた 円形の曲線路を、一定の速さで通過している。 (A) 重力加速度をg, 列車に作用する慣性力を Fとして, 曲線路の内側のレールから列車 が受ける垂直抗力 R1 と, 外側のレールか ら列車が受ける垂直抗力 R-2 を、 それぞれ M, w, g, F, h を使って表しなさい。 図2 (B) 曲線路の半径を , 列車の速さを”として, 慣性力F を M, r, o を使って表しなさい。 ただし,rはレール 幅 2w に較べて十分に大きいものとする。 (C) 列車の速さが大きくなると, R, が減少し,やがて列車は転覆する。 この場合の限界の速さve を wr, g, hを使って表しなさい。 (2) 曲線路では, 列車の安定を増すために、 通常, 曲線路の外側のレー ルを少し高くしている。 図2に示すように, 線路が角度日の傾きを つけて敷かれているとして, 列車が転覆する限界の速さve を w, r, g,h, θ を使って表しなさい。 (三重大) w wo 200 考え方の キホン to 10 I (1) (A)右図のように、車輪とレールとの接点をそれぞれ P1, P2 とし, 車輪がレールから受ける抗力の水平成 分をそれぞれぃたとする。 鉛直方向の力のつりあ いより I 1 円運動の問題では,中心方向外向きの慣性力すなわち遠心力を考慮 すると, 有効な場合が多い。 例えば、人工衛星の中で宇宙飛行士が ふわふわ浮いて見えるのは, 人工衛星から見て, 宇宙飛行士に働く地球の万有引 力と遠心力がつりあうからである。 この問題でも、列車から見た遠心力を考慮す ると, 剛体のつりあいの問題として扱うことができる。 なお、遠心力をむやみに軽んじてはいけない。 現代の物理学では,遠心力 ( 般には、慣性力)といわゆる実在の力 (この場合は, 向心力)とは、同等である I とみなす。 (2)までは、外側のレールは高くしてない。 1 R1+R2-Mg=0… ① P2 のまわりの力のモーメントのつりあいより Mgxw-R1 ×2w-Fxh=0 ② 〔注〕 P1 のまわり: R12×2ω-Mgxw-Fxh= 0 ③ ①② (あるいは, ①, ③ あるいは, ②③ より -Mg- R₁₁ = h R2= g+. 〔注〕この場合の向心力はf+fである。 水平方向の 力のつりあいより、 S 2w (B) 円運動の加速度は2/rだからF=Mv²/r (C) (A)からわかるように, R2は常に正である。 (B)も用いて h Mv² :. R₁₁=Mg-20 =0 :: Vc= F fi+f₂=F=Mv² /r (2) 右図のように車輪がレールから受ける抗力の斜面に垂 直な成分をそれぞれRai', R2' とし、斜面に平行な成分を それぞれだとする。 斜面に垂直な方向の力のつりあ いより P回りの モーメント Mo -F R入 Mcose {g(w+htand)- 2w fr Vo² r rwg h R₂₁ Ra Mg Ri'+R,a'′-Mgcos0-(Mus/r)sin6=0・・・・・・・・ ④ PT P3 Or MY K P2 のまわりの力のモーメントのつりあいより下 Mgx(w+htane)cos-Ra'x2w_(Mu²/r)x(h-wtand) cos0=0 BA w ....... 5 Mg x (cose+ htang.cosa) Pr カ 〔注〕 Pi: Ri' ×20-Mgx(whtand)cos0 (Mur) x(h+wtand)cosB = 0.⑥ ④,⑤ (あるいは、④⑥ あるいは, ⑤⑥ より 列車 の動き Mer x (hcoso-tutanocuse) (h-wtan6 tan 0)} B 10 1-1 力と運動 47

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Physics Senior High

この黄色マーカーしたところってなぜこういう変形になりますか?問題の内容一応乗せましたがあまり関係ないと思います🙇‍♂️

物理基礎(生物選)練習問題 7 高さ9.8 [m]の点から, 仰角30° の向きに 19.6[m/s ] の速さで小球 を投げ出した。 重力加速度の大きさを9.8 [m/s'] として, 次の問 いに答えよ。 ただし, 答えにルートがつく場合は √のまま答え ればよい。 (1) 最高点に達するのは, 投げ出してから何[s] 後か。 (2) 地面から最高点までの高さは何 [m]か。 (3) 物体が再び投げ出した位置に戻るのは、 投げ出してから何[s] 後 か。 (4) 地面に達する直前の物体の速さと, その向き (水平面からの角 度) を求めよ。 (1) 0=9.8-9.8t 最高点に達するとき、 ←鉛直方向の速度。 t=1.0 (2) h=9.8×110-1212×9.8×1.0°+9.8 =9.8-4,9+9,8 = 14.7 (3) 0=9.801-1/2×9.862 t² = 2.0 (⑧t=2t=20) 運動の対称性より Ug 9853 ひx 9.853 7 (4) 投げ上げてから最高点までの 高さ + ビルの高さ ☆水平方向 等速度運動 投げ出した位置に戻るとき 変位0 7 鉛直方向→鉛直投げ上げ 2方向に運動を分ける!! 19.6(15) 2by √₂ sep Vox Vox = 19.6cos30° √3 ・19.6×2=9.8.13 Voy = 19.6sin300 =19.6×12=9.8 樹間 Vx=Uoy=9.8/3 2 Vy ₁²- 9.8² = 2 × (-98) ^ (-98) (1) 1,0 [8] 14.7 [m] Ux 2.0[3] 速さ 9,8/6 ひ (4) 角度 45° 2 Vy² = 9.8² × 3 (U₂₂0) Vy = 9.8√3 V = √(9,863) + (9.853) + = 9.856 8 小 (1) 投 (2) 投 (3) 地 の (4) 水 (5) Va 速さなので い

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