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Physics Senior High

2番と3番の解き方を教えてください! よろしくお願いします。

例題 10 摩擦のある斜面上での物体の運動 右図のように、傾きの角30°のあらい斜面上に,質量 14.0kgの物体を静かに置くと、物体は斜面上をすべりお りた。斜面と物体との間の動摩擦係数を0.20 とする。 (1) 物体にはたらく力を矢印で示せ。 (2)物体にはたらく動摩擦力の大きさはいくらか。 (3) 物体の加速度の大きさはいくらか。 SP 運動方程式の立て方・解き方 ① 着目する物体を決める。 (2 着目する物体にはたらく力をすべて描く。 座標軸を決める(一直線上の運動の場合, 物体が運動する向きをx軸の正の向き, それに垂直な方向を軸とするとよい)。 ④力の矢印をx軸方向, y 軸方向に分解する。 ⑤ 物体が加速度運動をするときは,運動方 程式を立てる (静止または等速直線運動の 場合は力のつり合いの式を立てる)。 (4 6 すべての物体について立てた式を連立方 程式として解いて, 力や加速度を求める。 センサー 13 動摩擦力F'=μ'N は物体 の運動する向きと逆向きに はたらく。 物理の問題には独特の表現が用いられる場合があるので ④ センサー 14 力を互いに垂直で適当な2 方向に分解して, それぞれの 方向で運動方程式を立てる。 センサー 15 運動する向きを正の向きと して, 仮に加速度を正の向 きに書き込む。 図を見なが ら、物体の運動方向にはた らく力のすべてに正負をつ けて, その合力を求め, 運 動方程式を立てる。 ①② 20 y 例傾きの角のなめらかな斜面上に置 かれた質量mの物体の運動 3 mgsinoy N 解答 (1) 物体にはたらく力は, 斜面からの垂直抗力と動摩擦 力, および重力である。 これ らを描くと、右図のように なる。 (2) 物体にはたらく力を,斜面 に平行な方向と斜面に垂直な 方向に分解する。 斜面に垂直 な方向の力のつり合いより, 垂直抗力の大きさをN〔N〕 と すると, mg mgcoso 130° >>46 130° 2 130° 垂直抗力 慣れよう。 mg 軸方向には力 のつり合いの式 y ma=mgsine ⑥ 力と加速度がわかると,さらに等加 速度直線運動の式を利用して, 位置. 速度時間を求めることもできる。 47 48 N-mgcose = 0 x軸方向には運 動方程式 N 重力 1309 動摩擦 4.0×9.8N N=4.0×9.8cos30° F = pl ・動摩擦力の大きさをF'とすると, F' = 0.20 N したがって, F'=0.20×4.0×9.8cos30°=6.7816≒ 6.8[N]) (3) 物体の斜面に平行な方向の運動方程式は、 斜面に沿って 向きを正として, 加速度の大きさを α 〔m/s-〕 とすると, 4.0a=4.0×9.8 sin 30° - 6.78 ゆえに, a = 3.205≒3.2 [m/s ]

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Physics Senior High

この問題(2)と(3)がわかりません。解答では「衝突する直前のA,B,Cのx方向の速さは全て等しいため、求める速さをVとするとx方向の運動量保存則よりMV₀=(M+2m)V、∴V=MV₀/M+2m」 と書かれていました。どうして直前のx方向の速さが等しいのでしょうか…。図2... Read More

B 26 棒でつながれた3物体の運動 1010 「なめらかな水平面上に,質量Mの小球Aと質量mの2つの 小球B, Cを軽くて伸び縮みしない長さの棒でつないだものが 置いてある。 棒は,A との接合部で自由に回転できるものとす る。 図1の状態でA,B,Cは一直線をなしている。 図1のよう にxy軸をとるとき, 次の問に答えよ。 UNCA (1) Aに方向に初速度 Vo を与えた。 この直後の, Bに働く棒 からの力の大きさはいくらか。 しばらくして、図2のようにB, C が衝突した。 (2) 衝突する直前のAの速さはいくらか。 (3) 衝突する直前の A から見たB, Cの速さはいくらか。 (4) 衝突する直前のBに働く棒からの力の大きさはいくらか。 さて, BとCは弾性衝突し, 離れていった。 図3のように, A.B. Cが再び一直線になったとき (5) A の速さはいくらか。 (6) B,C の速さはいくらか。 (7) Bに働く棒からの力の大きさはいくらか。 BO m M Com - Vo YA 図1 B C A 図 2 HOO B A 図 3 C

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Physics Senior High

斜方投射が水平方向と鉛直方向に分けて計算することは分かっています。 写真の2枚目の質問を見ていただけると幸いです。 よろしくお願いします。

22 運動とエネルギー 例題 12 斜方投射 地上から水平より 30°上向きに、初速度20m/sで小球を投げ上げた。 重力加速度の大きさを 9.8m/s² とする。 第1編 (1) 初速度の水平成分 Vox, 鉛直成分 Voy を求めよ。 (2) 最高点に達するまでの時間 [s] と、最高点の高さん [m] を求めよ。 (3)再び地上にもどるまでの時間 t [s] と, 水平到達距離 x [m] を求めよ。 よって Voy = 20×12 -=10m/s Vox = 20 cos 30° Voy=20sin 30° からも導ける。 (2) 鉛直投げ上げの式 「v=vo-gt」 をy成分について立 てると, 最高点では vy=0 より 0=10-9.8t 「v-vo²=-2gy」 より 02-102=-2×9.8×h 100 2×9.8 -=5.10...≒5.1m 20: Voy=2:1 解法2 解法2-20053 指針 投げた点から水平 (x) 方向に等速直線運動, 鉛直上 (y) 向きに加速度 -g の等加速度運動をする。最高点 (y=0 の点) を境に上りと下りが対称になることに注目する。 解答 (1) 解法1 直角三角形の辺の長さの比より 20:vox=2:√3 /3 よって Vox=20× =10√3=10×1.73=17.3≒17m/s 2 h=- t=1.02・・・≒1.0s 26 y [POINT 10m/s 20m/s 2 解説動画 30°ⓘ① 3 17 m/s 最高点 (vy=0) ロロ 斜方投射 水平方向 : 等速直線運動 鉛直方向 : 鉛直投射 等 HUN CITIN 1 (3) 対称性よりt=2=2.04≒2.0s x 方向には等速直線運動をするから 「x=vt」 より x=17.3×2.04=35.2.≒35m a 1) 2) 3) ↓-94) 5) b

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