(3)の最高点を求める問題で、小球が高さhの点にいる時にストッパーによる非保存力が働いていると思うのですが、なぜ系全体の力学的エネルギー保存が使えるのですか？

53 17 保存則 17 保存則 曲面AB と突起Wからなる質量 Mの台が水平な床上にあり, 台の左 側は床に固定されたストッパーSに 接している。Bの近くは水平面とな っていて、そこからんだけ高い位置 にあるA点で質量 m(m<M)の小 球を静かに放した。小球は曲面を滑り降りて突起Wに弾性衝突し, 台 はSから離れ,小球は曲面を逆方向に上り始めた。 台や床の摩擦はな く、重力加速度をgとする。 A 小球 m W 台 M S B 床 X す) 000突起Wと衝突する直前の小球の速さはいくらか。 00の 小球がWと衝突した直後の, 小球と台の速さはそれぞれいくらか。 (3) 小球が曲面を上り, 最高点に達したときの台の速さはいくらか。 また、最高点の高さ(Bからの高さ)はいくらか。 次に,ストッパーSをはずして, 台が静止した状態で, 小球を A点 度 ば 置 で静かに放す。 (4) Wに衝突する直前の,小球と台の速さはそれぞれいくらか。 0OO Wとの衝突後,小球が達する最高点の高さはいくらか。 (東京電機大+日本大) Level (1) ★★ (2) ★ (3) ★ (4), (5) ★★ Point & Hint 2 弾性衝突は運動エネルギーが保存される衝突だが, 反発係数 e=1 で扱いた い。 13 最高点に達したとき、小球は台に対して一瞬止まる。水平方向には外力がない ので、ある保存則が成り立つ。後半はもう一つの保存則を用いる。 ただし、 物体 系に対して適用する。 4) 2つの保存則の成立。 5(3)と同様に考えるのが正攻法だが, . もっとスッキリと解ける。 x

力の分解です🙇‍♂️ 黒矢印を問題を解く時に1番最初に書くと思うのですがこの矢印の平行な方向と垂直な方向の長さはどうやって分かるのですか？

38 [カの分解](p. 34) リード文check 解答)(1)~(3)解説参照 0成分の大きさ……向きを表す符号は不要 40. 解|説 重力の大きさ 1.0×9.8 = 9.8 [N] 図より、 V2 fi= 9.8× 1 = 9.8× V2 45°% 2 V2 お /45。 = 4.9×V2 =4.9×1.41 重力9.8N = 6.909 (N) /45° M0.S f。も同様にして, fa=6.9N 答 6.9N, 6.9N 図より, V3 3) f=9.8×-= 4.9 (N] 0.8 230% 2 30° 30° fュ=9.8× = 4.9×/3 V3 2 重力 9.8N = 4.9×1.73 =8.477 [N] 答 4.9N, 8.5N 図より, カ=9.8×13 2 ハー98×-4,9×/3 f2 760° = 4.9×/3 =4.9×1.73 = 8.477 [N] 488 |60% f2=9.8×-= 4.9 [N] M MO.8 3 答 8.5N, 4.9N 60° 重力9.8N 2)

なぜこのような式になるのですか？

EX2 長さ1,質量 mの棒を滑らかな鉛直の壁に立 てかける。床は粗く,静止摩擦係数を μとする。 角度0を徐々に小さくしていくと,やがて棒は 滑りだす。その直前の角を θ。として, tan @, を あら 1 求めよ。 0

なぜt1はcosθでなくsinθになるのですか？

EX 床から初速 。で角度0の方向に投げた場合, (1) 最高点に達するまでの時間t,と最高点の高さんを求めよ。 (2) 水平到達距離xを求めよ。 解(1) ひッ=0= vosin0-gt, より ち= Vo sin0 g (vo sin0)? 2g 0°-(o sin0)?=2(-g)h より h=.

なぜ静止摩擦係数が 斜辺/垂直 で求まるのですか？

板の上に物体をのせ, ゆっくりと傾けていくと, 角度 O。をこえると物体は滑りだした。 物体と板の間の静止摩 擦係数μはいくらか。 21 Teo 所具 の血仕 レ中レの明の 止麻城反粉は, でホz aa

2.はなぜ摩擦力が下向きであると分かるのですか？

風に考えてはどうだろう。 一もしも摩擦がなかったらどちらへ動くのか? でさる。が,いくつかの外力が働いていると速断は禁物。困ったこ ぎはこんな 静止摩擦力はその逆向きに働いていることになる。結局, 動摩擦祭力·静止 摩擦力ともに「動きを妨げる向き」とまとめられるね。 EX 傾角30° の斜面上に 50 N 質量m=20 kgの物体 が静止している。静止 13 摩擦係数をμ=k 130° 30° 130° 2 g=9.8 m/s? とする。 (1) 図1のように, 50Nの力を上向きに加えている。 静止摩擦力の大き さと向きを求めよ。 (2) 図2のように, 上向きに力を加えても物体が静止し続けるための, 力の最大値f」はいくらか。 (3) 同様に,下向きに加える場合の力の最大値 faはいくらか。 (図3 ) 図1 図2 図3

この問題はこれで正解ですか？（３枚目が模範解答です。 また、力の名称の記入は問われていません。）

17 積み木が4段に積まれている。灰色の積み木に働いて いる力を図示せよ。 Q&A

なぜ直前の速度をVとしたとき、Vo（初速度）が0になるのですか？

10 床から高さんの位置で物体を放した。床とはじめて衝突した後跳ね上がる高 さん,を求めよ。また, 2度目の衝突をした後の高さ h。を求めよ(下図)。 11* 滑らかな水平面上の点Aで, 角0の方向に初速 物で投げだ」 そ。 1.

このような問題の場合、 移動距離と走行距離は同じ捉え方で大丈夫ですか？

初速2m/s で等加速度運動をし, 4s後に速度が14m/s となった。この間 の移動距離はいくらか。 2 初速度 20 m/s ,加速度 -4m/s? で動く物体の速度が -12m/sとなるまで に何秒かかるか。また, それまでの走行距離しはいくらか。 3

7.の問題のような場合、鉛直方向がsin30°で 水平方向がcos30°というのは鉄則ですか？

高さ Hのビルの屋上から初速v0で水平方向に投げ出すと, 地面に落下する までに飛ぶ水平距離xはいくらか。 7* 前問で,水平から 30°上向きに初速 v。で投げ出した場合はどうか。