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Physics Senior High

黒ペンで星マークつけてる所なんですが、 なぜ、k(1.5l-l)=mgになったか分かりません ❶角度θが生じたのは2lの時なんで2lではないんですか? ❷なぜ、=mgと書き換えれるんですか?

出題 23 円すい振り子 長さのばねの一端を固定して、他端におも りをつるしたら、ばねの長さは1.5になった。 次に図のように、 ばねがいつも鉛直線と角を なすようにおもりを水平面内で円運動させた。 0 このときばねの長さは21であった。 重力加 速度の大きさをgとする。 (1) は何度か。 (2) おもりの回転周期Tはいくらか。 解答のポイント! 「大地から見る」のか, 「回る人から見る」のかをはっきりさせること 解法 回る人から見て、円運動の解法3ステップで解く。 STEP1 回転中心は点 0, 半径rは27 sin 0 ① 速さはひとおく。 (ココは STEP2 遠心力は図7・5のようにな 中心で る。 ない! ya STEP3 物体に働く力は図7-5のよ うに書けるが、特にばね定数kは与 えられた条件より、おもりの質量をm として、 遠心力 m v と mg (1.51-1)=k.0.54mg www ここで回る人から見るとおもりは 静止しているので、x,y 方向の力のつりあいの式より xkl sinem v² Y y: kl cos0=mg 2011), cost=0.5 .. 0=60° 1. 2. 3, 6D. v=√√3gl まって、周期は、 T= ( 1周の長さ 2πr) (速さ) 221 sin60° √3gl =2xV 9 21 oooooooooooo 図7-5 STAGE07 中心 円運動 83

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(2)の②のくろの傍線部のところがなぜこーなるのか分かりません💦 誰か教えていただけないでしょうか?

流れの速さが3.0m/sの川を,静水時での速さが 6.0m/sのボートで移動する。 AB間の距離と川幅はい ずれも90m とする。 (1) 以下の場合について, ボートの速さ及び到達時間 をそれぞれ求めよ。 90m →D→ 3.0m/s -90m 1 流れと同じ向きにAからBへ向かう。 2 流れと逆向きにBからAへ向かう。 以下の場合について, ボートの速さ及び到達時間をそれぞれ求めよ。 ②につい ては,ボートの先端をどの方向に向ければよいかも答えよ。 A から流れと垂直の向きにこぎ出して対岸へ向かう。 Aからこぎ出して、 対岸のCへ向かう。 2つのベクトルを合成することにより, 合成速度を求める。 ボートの進む向きを正とする。 同じ向きのベクトルの合成なので、 右図より。 6.0m/s 3.0m/s 1 = 6.0 +3.0 = 9.0m/s V₂ 90 到達時間は、 = -=10s 9.0 3.0m/s 逆向きのベクトルの合成なので,右図より. v2 = 6.0+ (-3.0) = 3.0m/s 90 到達時間は, t2 = = 30s 3.0 _2) ① 垂直となるベクトルの合成なので,右図より 考え方 ? [解説] (1) ① vs = √6.0°+3.0°= 3.0√5=3.0×2.24 = 6.72 ≒ 6.7m/s ボートの速度の岸に垂直な成分は 6.0m/sなので, 90 到達時間は, ts= -= 15 s 6.0 別解 実際に船が進む距離をxとすると,右図の三角形の相 似より, x:90=3√5:6 よって, x = 455m 45√5 この距離をv=3√5m/s で進むので、 t= = 15s 3√5 右図より, 流れと垂直の向きから上流側に30°の向きへ先 端を向ける必要がある。 また, 合成速度と到達時間は, √3 v4= 6.0 cos30°= 6.0 x 3.0/3 2 = 3.0×1.73 = 5.19≒5.2m/s 90 = 10√3=10×1.73= 17.3 ≒ 17s t₁ = 3.0/3 R:2 2v₁ = 6.0/3 B ← 6.0m/s 90 m 2 6.0 m/s 3.0m/s Vz 6.0 m/s 6 m/s m/s >3.0m/s 3√5 130° V₁

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(2)の②で流れと垂直の向きから上流側に30°の向きに先端を向けるのが答えなのですがなぜ30°になるのか教えてください😭

流れの速さが3.0m/sの川を、静水時での速さが 6.0m/sのボートで移動する。 AB間の距離と川幅はい ずれも90m とする。 (1) 以下の場合について, ボートの速さ及び到達時間 をそれぞれ求めよ。 90m 3.0m/s 90m- 1 流れと同じ向きにAからBへ向かう。 (2) 流れと逆向きにBからAへ向かう。 (2) 以下の場合について, ボートの速さ及び到達時間をそれぞれ求めよ。 ②につい ては,ボートの先端をどの方向に向ければよいかも答えよ。 Aから流れと垂直の向きにこぎ出して対岸へ向かう。 Aからこぎ出して, 対岸のCへ向かう。 2つのベクトルを合成することにより, 合成速度を求める。 ボートの進む向きを正とする。 同じ向きのベクトルの合成なので,右図より 6.0m/s 3.0m/s ひ1 = 6.0 +3.0 = 9.0m/s VI 90 到達時間は、 = = 10s 9.0 3.0m/s 逆向きのベクトルの合成なので、右図より, v2 = 6.0+ (-3.0) = 3.0m/s 90 = 30s 到達時間は, t2 = 13.0 _2) ① 垂直となるベクトルの合成なので、 右図より, 考え方 24 ? [解説 (1) ① v3=√6.02+3.0°= 3.0√5=3.0×2.24 = 6.72 ≒ 6.7m/s ボートの速度の岸に垂直な成分は 6.0m/s なので, 90 到達時間は, ts= = 15s 6.0 別解 実際に船が進む距離をxとすると,右図の三角形の相 似より, x:90=3√5:6 よって, x=45√5m 45/5 -=15s この距離をv=3√5m/sで進むので、 t= ② 右図より流れと垂直の向きから上流側に30°の向きへ先 3√5 端を向ける必要がある。 また, 合成速度 24 と到達時間は, √3 = 3.0/3 v4=6.0 cos30°= 6.0 x - 2 = = 3.0×1.73 = 5.19 ≒ 5.2m/s 90 = 10/√3= 10×1.73 = 17.3 ≒ 17 s 3.0/3 3:2 204 = 6.0√3 com/s t4 B 6.0m/s V₂ 6.0 m/s x 201 90 m 3.0m/s V3 6.0 m/s 3√5 m/s 23.0m/s 6 m/s 30 ° V₁

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高校物理基礎です。 ⭐︎の問題が解説を読んでもわからないのでどなたか詳しい解説お願いします!

発展問題 23, 平面運動の速度の合成■ 図のように, 速さ Vで一様 に流れる川幅Lのまっすぐな川を, 静水中を速さ2Vで 進む船が渡ろうとしている。 両岸は, 平行な直線であり, 出発点から,垂直に位置する対岸の点を0とする。 まず, 川岸に垂直な方向へ船首を向けて進んだときについて, 次の各問に答えよ。 川下 (1) 船が岸をはなれてから対岸に到達するまでの時間を求めよ。 (2) 船は破線のように進み, 点Pに到達した。 OP 間の距離を求めよ。 (3) 次に,点に到達するため, 川岸に垂直な方向に対して, 上流に角度の向きに船 首を向けて進んだ。 船が川を横切るのに要する時間を求めよ。 (20. 東北学院大改) 物理 14. 平面運動の相対速度 A君は, 南向きに速さ20m/sで進む電車の中に座っており, Bさんは,線路に対して斜めに交差する道路を走る自動車に乗っている。 A君から見る と, Bさんは, 東向きに速さ 15m/sで遠ざかっていくように見えた。 地面に対するBさ んの速さを求めよ。 [物理 15. 平面運動の相対速度 水平な直線状のレールを, 速さ 5.0m/s で走っている電車内の人が、地面に対して鉛直下向きに降る雨を 見る。 このとき, 雨滴は, 鉛直方向と30°の角をなして落下して いるように見えた。 地面に対する雨滴の落下の速さを求めよ。 30° 思考 16. 運動の解析 表は、斜面に沿ってすべりおりる物体の連続写真から得られた, 位置 [cm] と時刻t[s] との関係を示したものである。 次の各問に答えよ。 (1) 物体の0.1sごとの変位4x[cm] 平均の速度v[cm/s] を計算し、表に記入せよ。 (2) 物体の速度v[cm/s] と時刻t [s] との関係を表すグラフを描け。 (3) 物体の加速度の大きさは何m/sか。 有効数字を2桁として求めよ。 時刻 位置 0.1s ごとの 変位 4x [cm] 平均の速度 [cm/s] v (cm/s)+ t[s] x(cm) 80 0 1.2 60 0.1 4.2 40 0.2 9.1 20 16.1 t(s) 25.1 0 OOO 13 0.3 0.4 V₂ 0.1 0.2 0.3 0.4 エネルギー

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