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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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Physics Senior High

動摩擦力のした仕事がこうなるのはなぜですか?

よって リ=7.0m/s を用いてもよい。 のここがポイント なめらかな曲面上の運動では,小物体の力学的エネルギーは保存される。 あらい斜面上の運動では, 重力(保存力)のほか動摩擦力 (保存力以外の力)がはたらき, 動摩擦力は小物体に負の仕事をするので,: その仕事の分だけ力学的エネルギーは変化する。 108 点Bを通る水平面を重力による位置エネルギーの基準水平面にとる。 (1)点Aと点Bにおいて, 力学的エネルギー保存則より 1 0+mgR=→mu+0 よって 0=V2gR N (2) 斜面 CD上で小物体にはたらく動摩擦 力の大きさをF', 垂直抗力の大きさを Nとする(図a)。斜面に垂直な方向の 力のつりあいより N=mgcos 0 よって,動摩擦力の式「F'=μ'N」より F'=μ'mgcos0 C→X間の運動で動摩擦力が小物体にした仕事Wは,「W=Fx」より W=-F'd=ーμ'mgd cos0 また,点Xの高さをんとすると,図aより h=dsin 点Aと点Xにおいて, 力学的エネルギーの変化=動摩擦力のした仕事 より mgh-mgR=W° h, Wの値を代入して mgdsin0-mgR=-μ'mgd cos 0 1 別解)点Cでの速さは mg B C mgcos@ 点Bでの速さと同じであるか 図a ら,C→X間での力学的エ ネルギーの変化を考えると mgh-→mu =W (1)より mgR==mu" 2 よって mgh-mgR=W R よって d=- sin0+μ'cos 0

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Physics Senior High

解き方を簡単でいいので教えてください🙇 (答えは下にあります)

|453物体の運動方程式 質量m (kg)の小球 A と 2m [kg]の小球 Bが軽い糸でつな / がれている。図のように, この糸を2個の定滑車と動滑車 P。 に通し,動滑車Pには質量 M [kg)の小球 Cをつるした。 滑 車はなめらかに回転し, その質量は無視できる。 重力加速度 の大きさはg [m/s?] とする。 (1) 糸が張った状態で固定しておいた小球 A, B, Cを同時 にはなしたら,小球は動き出した。 このとき, 小球 A, B, Cの加速度を鉛直上向きを正としてそれぞれ a, b, c [m/s°]で, また, 糸が小球Aを引く力をT[N]で表す。 小球 A, B, Cそれぞれの運 動を表す運動方程式を m, M, g, T, a, b, cの中の必要なものを用いて表せ。 (2) 小球が動き出してから微小な時間t [s) が経過したあとの小球A, B, Cの変位を, 鉛直上向きを正としてそれぞれ*A) Xg, Xc [m]とする。 XA, XB, Xc [m] を a, b, C, tの中の必要なものを用いて表せ。 (3) 小球 A, Bが1本の糸でつながれているため, xA, Xp Icがたがいに制約される という条件と, (2)の結果から, a, b6, cが満たすべき関係式を求めよ。 (4) a, b, c [m/s?] をそれぞれ m, M, gを用いて表せ。 (5) 小球Cが静止したまま, 小球AとBだけが運動する場合がありうる。このとき, M (kg)が満たすべき条件を m [kg}を用いて表せ。 (6) (5) の条件が満たされているときのa, b [m/s°] をそれぞれg [m/s°] を用いて表せ。 解習(1) A:ma=T-mg, B: 2mb=T-2mg, C: Mc=2T-Mg Aの m kg) BO 2m (kg] M (kg] (2) エム=ラa (m), xg=- 1 (m), ズB= (m), xc= (3) a+b+2c=0 5M-8m M-8m 8m-3M (4) a= -g [m/s?], b= -g [m/s°], c= 3M+8m 3M+8m 3M+8m (6) a= (m/s, b=-Im/s") 8 (5) M= m 3

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