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Physics Senior High

波線を引いたところが分かりません。なぜ重力ではなく垂直抗力の反発力がモーメントに影響するんですか?

必解14.〈棒のつりあい) 次の文章を読み, a~c]については選択肢より適切な向きを選べ。 図のように,長さ1,質量Mの一様な細い棒を床から垂直な壁 に 45°の角度で立てかけた。棒が床と接する点をPとする。壁は なめらかで棒と壁の間には摩擦察はないが,棒と床の間の静止摩擦 係数はμである。ただし、 重力加速度の大きさをgとする。 (1) まず, 立てかけた棒がすべり落ちないためにμが満た すべき条件を考えよう。棒にはたらく力のつりあいから, 棒が床から受ける垂直抗力の大きさはア]であり、 棒にはたらく力のモーメントのつりあいから,棒が壁か ら受ける垂直抗力の大きさは イ]である。それゆえ, 静止摩擦係数は μ>ウ]を満たす必要がある。 (2) いま,質量 mの小さな粘土の粒を, 棒の上にそっと置 2 力とつりあい 11 ア クに適切な数式を記入せよ。また, 壁 45°% 床 c]の選択肢 a (8 3 5 45°) ただし,いずれも鉛直面内とする。 いた。点Pから棒にそって今0 2 -1の位置に置いても棒がすべり落ちないための条件を考えよ う。粘土粒が棒上に固定されているとき, 粘土粒にはたらく力は, 重力と棒からの抗力で, これらがつりあっている。したがって作用反作用の法則から, 棒が粘土粒から受ける力の 向きはa で大きさはエ である。(1)での考察と同様に, 棒にはたらく力のつりあ いと力のモーメントのつりあいから, 静止摩擦係数は μ>オ]を満たす必要がある。 次に,粘土粒を取り除き, 同じ質量 mの小球を, 棒の点Pから棒にそって打ちだしたと 2 ころ,小球は棒をのぼり始めた。小球が点Pから棒にそって今いの位置まで上がっても棒 がすべり落ちないための条件を考えよう。小球と棒に摩擦がないとき,小球にはたらく力 は、重力と棒からの垂直抗力であり,その合力の向きはb]で大きさはカ]であ り、小球の動きは棒にそった等加速度運動となる。したがって,逆に棒が小球から受ける 力は,向きはc]で大きさはキ」である。。これまでの考察と同様に、棒にはたらく 力のつりあいと力のモーメントのつりあいから, 静止摩擦係数は μ2ク]を満たす必 [11 立命館大) 要がある。 G

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Physics Senior High

(1)のア の問題の解説の右上の図なんですが、 静止した水のときなのに、 なんで左上に進むんですか??

4 1等加速度運動 標準問題 A) 必開1.(速度の合成) 図1のように両岸が平行な川がある。川の流れの速さ は川の中ではどこでも一定で, 岸に対し平行に vo [m/s] であるとする。また, 岸に対し垂直の線の両端をA, B とし, AとBの間の距離をL[m] とする。この川を船 で渡るとき,実際に川を渡る船の向きと速さは, 静止し た水に対し船を進めようとする向きと速さとは異なって くる。船の大きさは無視できるものとする。 (1)静止した水に対する船の速さは200 [m/s] であるとし, 船が岸に垂直に,点Aから点Bに 進むためには,船は直線 ABに対し, 川の上流方向に角度 る必要がある。その結果,船は直線 AB上を進む。AB間を横断する時間は 川の流れ Vo 船 う ア 。だけ傾いた向きに進め L |イ×- (s) である。 Vo (2)船を静水に対する速さ 200 [m/s] で直線 AB の向きに進めたとき,実際には直線 AB に 対し川の下流のほうに傾いた向きに進む。このときの実際の船の進む向きでの速さは ウ×2o [m/s] で, 船が対岸に到倒着する地点の点Bからの距離は エ×L [m] とな る。またこのときの対岸までに要する時間は オ× [s] である。 Vo (3) 図2のように,岸にそって下流へ向かって一定の速 さで走る自動車があり, 船が点Aを出発すると同時に 自動車は点Bを通過するとする。船を対岸に向かって 進め,自動車と出会う点を点Cとする。自動車の速さ と船の静水に対する速さがともに2vo [m/s] である場 合,点Cに到達するためには, 静水に対し船を進める 向き0を,直線 ABに対し下流の方向にカ]と すればよい。実際の直線 AC にそった船の速さ ひは 自動車 B 200 川の流れ Vo 船。 図2 キ|× vo [m/s], 点Cと点Bとの 距離は ク×L [m] となる。また点Cに到達するまでに要する時間は [s] である。 ケ× Vo 【近畿大)

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