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Physics Senior High

解き方を教えてください!簡単でいいので本当にお願いします🙏 答えあります!

図のように、一方の端を固 定したばねが水平面から] 傾いた斜面に沿って置いてあ る。ばねの他端は自然の長さ のとき点0の位置にある。 質量m [kg]の小物体Aをば ねに押し付けて! [m]だけ縮 め,P点で物体を静かに放し た。物体は0点を通過し, ばねから離れて距離 s [m] だ けすべった後,斜面の上端Q点から飛び出し, k [m]下方の水平面上のR点に落下し た。斜面は, PO 間はなめらかで, OQ間はあらく物体と斜面との間の動摩擦係数は μ である。ばね定数を及 [N/m], 重力加速度の大きさをg[m/s?]として次の問いに単位を 添えて答えよ。なお, ばねは十分に軽いとし, ばねと物体の運動は同一の鉛直平面内で 行われ, 空気の影響はないものとする。 (1) 0点での物体の速さ V。 を求めよ。 (2) Q点での物体の速さ V。 を求めよ。 (3) 斜面 0Q 間をすべる物体の加速度aの大きさと向きを求めよ。 (4) 斜面から飛び出した物体が達する最高点 M の高さ Hを求めよ。 ただし, Q点で の物体の速さはV。としてよい。 (5) 斜面から飛び出した物体はQ点を離れてから2秒後に R点に落下した。 h=10m, sin0=0.6(cosθ=0.8)のとき, Q点での物体の速さ V。はどれだけであ H 0 P L ったか。重力加速度の大きさ gを 9.8m/s?として計算せよ。 前問において, Q点から R点までの水平距離 L, および物体がR点に落下する直 前の速さ Vgを求めよ。 ただし, Vgは有効数字2けたまででよい。 解圏 (1) 1-2gsinの) Im/s) m ト2-2g|lsin0 +s(sin0+μ'cos0)} [m/s] N m (3) g(sin0+μ'cos0)[m/s"], 斜面にそって下向き。 Vo'sin'0 (4) h+ 2g (6) L:13m, Vg: 16m/s (5) 8.0m/s

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Physics Senior High

(1)について、右ページの上に書いたように考えてはいけないのはなぜですか?

N- Mg A5判 滑らかな鉛直壁の前方 61の所から, 長さ 10, 質量Mの一様なはしごが壁に 立てかけてある。床とはしごの静止摩擦 係数はっであり, 重力加速度をgとす A LECURE (4 剛体のつり合い 17 (1) はしごに働く力は右のようになっている。 BC:AB= 61: 101=3:5 なので, 直角三角 形 ABC の辺の比は 3:4:5 である。Bのま わりのモーメントのつり合いより カ 垂直抗力 R A Rのうでの長さ る。 上端Aが壁から受ける抗力の大きさ と下端Bが床から受ける抗力の大きさ を求めよ。 のもし, 床とはしごの間の静止摩擦係数がある値より小さければ はしごは滑ってしまう。 その値を求めよ。 3 いま,このはしごを質量5Mの人が登り始めた。この人は下端。 からいくらの距離の所まで登れるか。 (4) この人が下端Bから 21の距離にいるとき, 上端Aと下端Bで働 く抗力の作用線の交点Pの位置を図中に示せ。 Mg×5l cos 0=R×10lsin@ 垂直抗力 *N Cos 0= 5 sin 0= R=Mg 回転軸としてBを選んだのは, 未知数の N やFに顔を出させないため(モーメントが0 重力 Mg B C 静止摩擦力F Mgのうでの長さ となっている)。 別解 Bと力の作用点との距離をうでの長さ としてもよい。ただし, 力を分解し, はしご に垂直な分力(赤矢印)を用いる。 5 (徳島大) ロ 3 Mg cos 0 ×51=R sin0×10Z こうしてRが求められる。 R Level(1) ★ (2), (3) ★ (4)★★ 剛体のつり合い 左右つり合い |上下つり合い 力のモーメントのつり合い (反時計回り=D時計回り) Base 上図で,鉛直方向の力のつり合いより <Rのうでの長さ Point & Hint (1) はしごに働く 力をきちんと図示することが何より大切。 力の図示…注目物体が受けている力を 矢印で描く。まず重力 mg を, 次に接 触による力を描く。 接触によるカとは, 糸の張力や接触面からの垂直抗カや摩擦 力などである。なお,「抗力」とは垂直抗力と摩擦力の合力を指していることに注意。 (2) 静止摩擦係数を μ 垂直抗力をNとすると, 最大摩擦力 Fmax は, Fmax3μN と なる。ただし, Fax は静止摩擦力の限界値であり, 物体がまさに滑り出そうとする ギリギリの状況でしか現れない力である。(4) Bでの抗力を計算する必要はない。 「剛体に3つの力が働き, 互いに平行でないときには, 作用線は一点で交わる」(な ぜか?)ことを応用したい。そこで重心の知識を生かす。 質量 m., m2, … N= Mg…の 力のつり合い Mgのうでの長さ 水平方向の力のつり合いより F=R……3 Mg B = M 抗力 Bでの抗力は VN+ F = 99 1+ 64 Mg N = Mg /73 8 F 別解 Aのまわりのモーメントのつり合いより の質点の N×101 cos 0 = Mg× 5l cos 0 + F×10lsin0 座標をx, X2, … とすると、重心の座槽r。け

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