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Physics Senior High

高校物理 物体が傾く条件の問題です。 (7)の解法を教えていただきたいです。

*15.(物体が傾く条件) 一辺がa[m) で質量が m [kg〕 の一様な立方体形の物体が水平面上 に置かれている。物体と水平面の間の静止摩擦係数をμとし, 重力加 速度の大きさをg[m/s°] とする。 図1,図2,図3は物体の重心を通 る鉛直断面を表している。 図1のように物体の右下の角Aに水平方向右向きの力を加え,その カの大きさを徐々に大きくすると物体がすべり始めた。 (1) 物体がすべり始めたときの右向きに加えた力の大きさを求めよ。 次に,図2のように物体の右上の角Bに水平方向右向きの力を加え,その力を徐々に大き くしたところ,物体はすべることなく傾き始めた。 (2) 重力による角Aまわりの力のモーメントの大きさを求めよ。 (3) 物体が傾き始めたときの右向きに加えた力の大きさを求めよ。 (4) 物体が水平面上をすべることなく傾き始める場合の,静止摩擦係 数μの条件を求めよ。 今度は,図3のように物体の左上の角Cに水平方向からの角度 mg a- 図1 a B-カ の 図2 O[rad] (0s0s- ハ)の向きにカを加えた。その力を徐々に大きくした ところ,加えた力の大きさがF[N)のときに, 物体はすべることなく 傾き始めた。 (5) 物体が傾き始めたときに,物体が水平面から受ける垂直抗力の大 きさを求めよ。 (6) 物体が傾き始めたときの力の大きさFを求めよ。 (7) 0を変えると, 物体が傾き始める力の大きさFを最小にすること ができる。その角度 6m [rad] を求めよ。 今 (8) Omの方向に力を加えるとき,物体が水平面上をすべることなく傾き始める場合の, 静止 摩擦係数μの条件を求めよ。 ドカ 図3 25in0r050= Sin2 (14 金沢大) (1 pmg ( - amg ()--ot =0, m T。 (41*ミ4 0.5ミA guist-bw -N 14) (6) Aのまわりのカのモーメトは amg-facos(年-0)20 0)- cos co>0t ここ co4- 号(oe ) ニ FrAn、長(she489) = FV こ0 aw4 fCstmot cos0) 20 2(5mg4co8)

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Physics Senior High

(4)なのですがピストンが静止する=容器内の気圧は大気圧と等しいと認識していたのですが違うのでしょうか? 誰かおねがいします

STEP2 b-Vグラフを作図。 STEP3 熱力学第1法則を表にまとめる。 「設定は同じです) 東京工大〉 ンの式 この問題で 解法Check! 70 例題 断熱材でつくられたピストンつきの円 簡形の容器に1mol の単原子分子の理想気 体が入っている。ピストンの質量はM[kg] で、上面は圧力po [N/m°], 温度 T, [K] の 大気に接している。ピストンはストッパーA で止まっており, 容器の底面からピストンの 下面までの高さはL[m] である。 気体定数 をR(J/(mol·K)], 重力加速度の大きさをg (m/s°) とする。なお, 答えは M, To, R, L およびgの一部または全部を用いて表せ。 (1) 最初,理想気体の圧力は po [N/m°], 温 度は To[K] であった。その内部エネルギーはいくらか。 2 ヒーターで気体を加熱し,気体の温度が T. [K] になったときビストン が上に動き始めた。温度 T, と気体に加えた熱量Qi [J] を求めよ。 3 加熱を続けるとピストンはゆっくり上昇を続けた。 ピストンが上のスト ッパーBに接したとき,気体の高さは1.5L [m] であった。このときの温 度T (K) を求めよ。 また, ピストンが動き始めてからこのときまでに理 B 十ー 0.5L ピストン A こし, Me>m L 000000 ーヒーター 共限に繰り返 いを求めよ。 〈宮崎大〉 三は同じです) SECTION 11 気体の熱力学 59

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Physics Senior High

赤線の部分が分かりません。 私はRが力の大きさになると考えたので、R×ιcosθ(回転軸からの距離)と立式したのですが間違っているようです。 なぜιsinθなのでしょうか?教えて欲しいです。

例題 をカ 図のように,長さ1,質量 mの一様な棒 ABが水平であらい 床面に対して 60°の傾きで, 鉛直でなめらかな壁面に立てかけ られて静止している。 重力加速度の大きさをgとし, 棒の端B と床面の間の静止摩擦係数をμとする。 (1) このとき,棒が壁面から受ける垂直抗力の大きさR, 棒が 床面から受ける垂直抗力の大きさN, および静止摩擦力の 大きさFをそれぞれ, m, gを用いて表せ。 (2) 棒が静止できるためには μはいくら以上でなければならな いの Mg 60°。 いか。 床面 大 で THE を 鉄則物体にはたらく力をすべて描きだす (1) 一様な棒 ABの重心Gは ABの中点にある。壁面はなめらかなので棒 の端Aが受ける力は壁面に垂直な垂直抗力のみで, 壁面に平行な力は存 在しない。棒の端Bは摩擦がなければ水平右向きにすべるので,静止摩 擦力はこれを妨げる向き(水平左向き)にはたらく。これらのことより, 棒に はたらく力は図アのようになる。 (図アに力の矢印と, その大きさを AGug 基礎 を確認 静止摩擦力の向き 静止摩擦力は相手の面に対 して動き出そうとする向きと 逆向きにはたらく。 ア R A 描き込もう。) G mg 2 mg 9 2 N 60° B 床面 hag mg 物理- 10 mg.

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