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Physics Senior High

⑶です。N≧0だと、0の時に離れてしまうと思ったのですが、なぜN>0ではないのでしょうか。

列題 16 鉛直面内の円運動 図の半径r[m]のなめらかな半円筒の内面の最下点Aに 向かって、質量 m[kg]の小球を水平方向に速さ vo[m/s] ですべらせた。重力加速度の大きさをg[m/s°]とする。 (1)小球が図の点Bを通るときの速さ s[m/s] と, 面 から受ける垂直抗力の大きさ Na[N] を求めよ。 (2) 小球は図の点Cで面から離れたとする。 cos Ooを vo, 9, rで表せ。 (3) 小球が半円筒の最高点Dを通過するためには, Voがある大きさ Umin 以上である必要がある。Umin (m/s] を求めよ。 ID B Vo 解(1)点Aを含む水平面を重 力による位置エネルギー の基準水平面とすると, 慣性力 VB 点Aと点B間での力学 B 的エネルギー保存則より UB° m r NB rcos0_0 1 1 1 2 2 mvo? = 2 mVB 2 mgcos0 mg r + mgr(1 + cos0) よって UB = Vv° - 2gr (1 + cos 0) [m/s] 小球とともに回転する立場で考えると, 点Bで小球には重力,垂 直抗力,慣性力がはたらく。半円筒の中心方向にはたらく力のつり がを…① あいより 2 VB" m r - NB - mgcos0 = 0 の, の式より NB = m Co? - mg(2 + 3cos0) [N] -3③ r (2)点Cでは垂直抗力が0になって面から離れる。 ③式で NB = 0 として 2 Vo° vR - 2gr 3gr (3) 点Dで小球が受ける垂直抗力の大きさ No[N]は, ③式で0= 0と 0= m mg(2 + 3cos0) よって cosθ,= r 2 おくと cos0 =1なので No= m Vo° 5mg r No20であれば, 小球は半円筒を離れずに点Dを通過できる。 よって m Vmin 5mg = 0 より Umin = V5gr [m/s]

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Physics Senior High

最初の「ア」からつまづいています 力学的エネルギー保存則の式が、こうなってしまうのですが、どこが間違っているのでしょうか

|22ばねのついた動滑車とおもりの運動[19○○ ○○大] 図のように,ばね定数k の軽いばねをつけた動滑車と定滑車 とを天井からつるし, これらに軽くて伸びも縮みもしない糸を かけ,その一端は天井に固定し, 他端に質量 M、のおもり A をつける。動滑車には質量 Mg(<MA)のおもり Bがつけられ ている。重力加速度を gとし, 滑車の質量は無視できるものと の中に適するものをそれぞれの解答群 して,次の文中の A A から1つだけ選べ。 (1) ばねが自然の長さになるように, おもり Aを板で支えて 静止させる。そこから板をゆっくり下げていくと, おもり A は距離 D=アだけ下降したところで板から離れて静止した。このとき動滑車 BE はイコだけ上昇しているので, ばねには[ウ]だけのエネルギーが蓄えられ, おもりAとBの位置エネルギーの和は, 板を下げる前のものより, だけ減少 する。また, おもり Aが板にした仕事量はオである。 (2) おもり Aをもとの位置に戻し, ばねが自然の長さになるようにする。そこで板を 急に取り去ると, おもり Aは最大カDだけ下降する。途中 Dだけ下降 したところでおもり Aの速さは最大となり, その値はクである。 2(2MA-MB)g (イ) (2Ma-Malg (ウ)ー(2Ma-MagD (エ))(2M。 -MalgD (エ))(2M。 解習(1(ア) k 2(2MA-Ma)gD 4MA+MB -MalgD (オ)ー(2Ma-Ma)gD (2Xカ)2 (キ)1 (ク), ○○大] 国 「90C 0000000

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