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Physics Senior High

(2)(3)は流れの向きじゃなくて、川上向きでも良いんでしょうか?

例題2 速度の合成 →基本問題 15, 標準問題 19 図のように,静水の場合に速さ6.0m/s で進む船が,流れの速さ 4.0m/s の川の 2点間 AB を往復する。AB は川の流れの向きに平行であり,その間の距離は 120m である。次の各間に答えよ。 (1) AからBに船が進むとき,岸から見た船の速度はどちら向きに何m/sか。 (2) BからAに船が進むとき,岸から見た船の速度はどちら向きに何m/sか。 (3) 船が AB 間を往復するのに要する時間は何sか。 :120m B 1 OR 川上 29) 川下: VA (1)(2) 正の向きを定めて, ひ=ひュtvzの速 指針 度の合成の公式を利用する。 (3)(1),(2)で求めた合成速度を用いて, x=utの公式 から,往路と復路のそれぞれに要する時間を計算し, それらの合計を求める。 |解説(1) 流れの向き を正とすると,船の速度は ひ=6.0m/s, 流れの速度は 02=4.0m/s である。 岸から見た船の速度ひは, ひ=0,+ 2 から, リ=6.0+4.0=10.0m/s (2) 流れの向きを正とする と,流れの向きと逆向きに 進むので,船の速度は =-6.0m/s, 流れの速度 は 2=4.0m/s である。岸 から見た船の速度ぃは, v=u,+uュから, リ=-6.0+4.0=-2.0m/s 流れの向きと逆向きに2.0m/s Advice 速度は大きさだけでなく, 向きをあわせもつ ひ2=4.0m/s 0-6.0m/s 量である。合成速度を求めるときは,正の向きを定めて, ひ=U+v2の公式を用いるようにする。 岸から見た船の速度ひの負の符号は,ひの向きが,正の向 き(川の流れの向き)と逆であることを表している。 リ= DitU2 へ (3) 等速直線運動の公式x=ut を利用して, t= か 川上 →止 川下 ら求める。 往路,復路のそれぞれの移動距離はx=120mなので, 求める時間をt,往路にかかる時間をち,復路にかか る時間をなとすると, 流れの向きに10.0m/s ; =-6.0m/s 120 t=tt+tz= 120 =72s 2.0 10.0 V2=4.0m/s 0=Di+U2 川上 →止 川下 1. 速度 5

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Physics Senior High

空欄の所分かりません

4月 30 日 J 版 15 (i)物体Aが時刻 30s に連度8.0m/s で原点を 通過後、x軸上を一定の加速度-2.0m/sで進む。 (a)=0~6,0s の運動をp-4 図に表せ。 (b)t=0~6.0s での移動距離(m), および =6,0s での変位 x[m] を求めよ。 (a) 時刻 での連度e は、 o=8,0m/s. a=-2,0m/" より ぃ=80-2.0f となる (下四)。 (m/s)t 等加速度直線運動の -t 図から変位を求める 日速度 D →岡回 -t 図の面構ー変位 x この部分の面 =6.0sのとき =8.0- 2.0×6,0=-4.0m/s + at ar 1. 8.0 この部分の面横= tu の=×8.0×4.0=16m 6.0 4.0 a) 0 D- (b) p-t 図の①+ ④の面積が移動距離!を、 の-のの面積が変位x を表すので O X= of + -4.0 の=合×4.0×2.0-4.0m 2変位の式 a<0 のとき を一定の加速度-2.0m/s" で運動する。時 刻=Os に原点を速度8.0m/s で通過した。 次の問いに答えよ。 物体Aがr軸上 1= 16+4.0= 20m *= 16-4.0= 12m 例題 時刻 t=D3.0s でのAの変位×[m] を求 めよ。 (3)物体Aが時刻 3Os に速度 12m/s で原点を通 過後、x軸上を一定の加速度-2.0m/s' で進む。 (a)t=0~8.0s のAの運動を ひt図に表せ。 解 a=-2,0m/s° =3.0s [m/s) =0s = 8.0m/s 変位 0 a= -2.0m/s。, v0=8.0m/s, t=3.0s よ り i (a) *= Dod + af=8.0×3.0+×(-2.0) ×3.0° = 15m (b) v-t 図を用いて=0~8.0s での移動距離1 [m),および t=8.0s での変位x(m] を求めよ。 変位と移動距離の違いに注意 変位xノ 移動距離 1)時刻t=2.0s でのAの変位x[m] を求めよ。 8.0X204×(-20x 2,0° 16+(-40)-ヤ (2m 1: (4)物体Aが時刻 %3D0S に速度8.0m/s で原点を通 過後、x軸上を一定の加速度-4.0m/s° で進む。 (a) t=0~5.0s のAの運動をひ-t 図に表せ。 p(m/s) ニ 時刻t=4.0s でのAの変位x [m]を求めよ。る 8.X40+台×(シx4,0° 0 ニ 32t(-10)= 16 16m 静刻t= 10.0s でのAの変位x[mを求めよ。 - 8,0X/a04x(-0)Xlo. (b) pt図を用いて t%3D0~5.0s での移動距離! およびt=5.0s での変位x(m] を求めよ。

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Physics Senior High

なぜこの問題にてQの位置エネルギーを考えていないんでしょうか

11 エネルギー保存則 35 HCURE (1) Qが最高点に達したとき,Qも Pも一 瞬静止する。この間に失われた(減少し た)のは,P, Qの運動エネルギーとPが しだけ下がったことによる位置エネル ギーである。一方,現れた(増した)の 本エ SE 静止 A Vo Vo 30° Q h」 he は,Qが Isin 30°高く上がった分の位 置エネルギーだから 6a幅とネしそーぼ?? 基準位置 うmu+3m8+ 3m-vo+ mgl = 3m·g·l sin 30° 1 4° 2 =D1 Mへ 1 運動エネルギーがmus+3muだけ失われ, 位置エネルギーが実 1 2 質的に 3mgl sin 30°-mgl だけ現れたとみてもよい。式表現は考え方で変 わってくる。 別解 初めの P, Qの,基準位置からの高さを ん, ha とする。全体の力学的エネル ギーを調べ,「はじめ=あと」とおいてもよい。 ★)5) 1 2 1 ;mue+ mghi +:3mv?+3mgh2 nto! 2 静止 =0+mg(hi-1) +0+3mg(h2+1 sin 30°) 両辺から mgh., 3mgh2 は消え, 上の式 と一致してくる。 Vo の(9) L と *……ャーー L 静止 30° ( J (2) 力学的エネルギー保存則より, Qが Aに戻ったときの速さは10となる(P も)。位置エネルギーが元の値に戻る ので、運動エネルギーも元の値になる からである。 Vo A点に戻ったときの Gく速さはvo であるこ とを見抜きたい。 取下点Cで止まるから,失ったのは P, Qの運動エネルギーとQの位置 エネルギー。一方, 現れたのはPの位置エネルギーと摩擦熱。 no X0 :3mu+3mgL sin 30° 2 2 -mu? + 2102 A O 上 OA

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Physics Senior High

Pのみに力学的エネルギー保存則を使ってしまい間違えました。なぜこの問題でQまで含めて考えないといけないのですか?

34 力学 0 物理 浜島 A5判 w 11 エネルギー保存則 LECTURE Vo (1) Qが最高点 瞬静止する。 た)のは,P, C 質量mの小球Pと3mの小物 体Qを糸で結び、Qを傾角30°の 斜面上の点Aに置き,糸を斜面 と平行にし、滑車にかけてPを つるす。斜面は点Aの上側では 滑らかであるが、下側は粗く, Qとの間の動摩擦係数はっで、 ある。Pに鉛直下向きの初速 20を与えたところ,QもVで点Aから動 き出した。重力加速度をgとし、エネルギー保存則を用いて答えよ。 X)Qの達する最高点Bと点Aとの距離1はいくらか。 ) Qはやがて下へ滑り点Cで止まった。AC 間の距離Lはいくらか。 Q SB 3m の カ P →ーレ しだけ下がっ m 30°。 ギーである。 コ学 ぶす0 は,Qが Is 置エネルギー 良問 出 三島 5判 mvs? 運動エネ 質的に 3mg わってくる 別解 初めの ギーを調べ。 Level(1) ★ (2) ★ Base カ学的エネルギー保存 1 2 -mvs?+ から っm+位置エネルギー=ー定 Point & Hint 6のる =0+mg(た 両辺から Pの重力 mg よりもQの重力 理中?? の斜面方向の分力 3mg sin 30° 2 ※ 位置エネルギーには, 重力の位置エ (ネルギー mgh やばねの弾性エネ と一致して のほうが大きいので, 静かに放 せばQが下がり Pが上がる状況。 運動方程式でも解けるが,エネ ルギー保存則で解かなければな らないし,そのほうが早く解け 1 っex? などがある。 (2) 力学的 ルギー Aに戻っ ※ 摩擦がないとき成り立つ。厳密には 非保存力の仕事が0のとき成り立つ。 も)。位 ので、運 る。 からでお (1)摩擦がないので力学的エネ ルギー保存則が成り立つが, PとQが糸を通して力を及ぽし合い, エネルギーの やり取りをしているので, PやQ単独では成立しない。 全体(物体系)について扱 うこと。運動エネルギーと位置エネルギーの総量が保存されるが,失われたエネ ルギー = 現れたエネルギー とすると式を立てやすい。 (2) 元の位置に戻ったときの速さをまず押さえたい。その後は摩擦があるので, 摩 擦熱を取り入れ,エネルギー保存則を立てる。 最下上 エネル: 明と豆作用 iSb 摩擦熱 = 動摩擦力×滑った距離 -N ミ

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