Grade

Subject

Type of questions

Physics Senior High

"重力による位置エネルギー"と"重力がした仕事" は別物ですか?? 写真の(3)の問題で疑問に思いました、、 私は、マイナスがない答えになりました、、、

基本例題15)仕事 基本問題 131 図のような,水平となす角が30° のなめらかな斜面 ACがある。質量 40kgの物体を斜面上でゆっくりと AからCまで引き上げた。重力加速度の大きさを 9.8 m/s° として, 次の各間に答えよ。 (1) 物体を引き上げる力Fの大きさは何Nか。 (2) カFがした仕事は何Jか。 (3)物体にはたらく重力がした仕事は何Jか。 IC 10m E 130° A B (1)「ゆっくりと引き上げた」 とは, 指針 力がつりあったままの状態で, 物体を引き上げ たことを意味する。斜面に平行な方向の力のつ りあいの式を立て,Fの大きさを求める。 (2)(3) W=Fscos0を用いる。 (2) 物体は,カFの向きに 10m移動しているの で,仕事Wは, W=(1.96×10°) ×10=1.96×10°J 2.0×10°J (3) 重力と物体が移動する向きとのなす角は 120°である。重力がする仕事 W' は, W'=(40×9.8)×10×cos120° :-1.96×10°J (1) 物体にはたらく力は, 図のよ うになる。斜面に平行な方向の力のつりあいか 解説 ら, -2.0×10°J F=mgsin30° N 別解 (3) 重力は保存力であり,その仕 事は,重力による位置エネルギーの差から求め られる。点Aを高さの基準とすると,点Cの高 さは 10sin30°=5.0mであり, 仕事 W' は, W'=0-mgh=0-40×9.8×5.0 =-1.96×10°J 1 =40×9.8× 2 mgsin30° mgcos30° =1.96×10°N 2.0×10°N 130° 30° mg 8tm-2.0×10°J 由8A

Resolved Answers: 1
Physics Senior High

(2)の問題なのですが、速さの最大を求めるのにvの2乗=の形にしないのはなぜですか?

第一章 00000 発展例題12) ばねと力学的エネルギー保存の法則 発展問題 162 ばね定数kの軽いばねに質量の無視できる皿をのせ, 図(a)のように鉛直に立てる。図(b)のように,質量mの 物体を手でもって皿の上にのせ,急にはなすと物体は振 動を始めた。重力加速度の大きさをgとして,次の各間 に答えよ。 (1) 物体が最下点にきたとき,物体ははじめの高さか ら距離 x。下がっていた(図(c))。xはいくらか。 (2) 物体の速さが最大となるのは,はじめの高さからいくら下がったところか。 TO11年) |0x 3 3 指針 され、その力学的エネルギーは保存される。 (1) 最下点での物体の速さは0である。 (2) 物体の速さが最大となるとき,運動エネル ギーも最大となる。そのときの位置を求める。 解説 準にとる。図(b)の位置と図(c)の位置とで,カ 学的エネルギー保存の法則の式を立てる。 TOS 物体は重力と弾性力だけから仕事を 2mg Xo=0 は解答に適さないので,xo=- 4 (2) 距離x下がった位置での物体の速さをひと する。図(b)の位置とこの位置とで,力学的エ ネルギー保存の法則の式を立てる。 (1) はじめの皿の位置を高さの基 I +xbu -=0 2 -+auと mーー(xー+ 2g ひが最大値をとるときのxは, この式が最大値 mg \2 I 47 x4-+:0×u+x6u-=0 0=x (Bu_"xy)-0 をとるときの値であり、x= mg (8計車な Buz 0% 4

Resolved Answers: 2
Physics Senior High

力学的エネルギーの質問です! 丸してる(4)の質問なんですが、 2枚目の線を引いたところのような 足し算になるのはどうしてですか?

A) 標準問題 必開28.〈あらい斜面上の物体の運動) 図のように,水平面との傾き(0) を変えることのできる板の上 に質量Mの物体Aが置かれている。 ひもの一端を物体Aにつな ぎ、そのひもを板と平行に張って滑車にかけ,その他端に質量 m(m<M)の物体Bを鉛直につり下げる。重力加速度の大きさ を g,板と物体Aの間の静止摩擦係数, 動摩擦係数をそれぞれμ, として次の問いに答えよ。ただし, ひもは伸び縮みせず, 滑車 はなめらかに回転し, 滑車とひもの質量は無視できるものとする。 (1)板を水平にしたところ, 物体Aは静止した。 Mとmはどのような条件を満たすか答えよ。 (2)板をゆっくりと水平面から傾けていったところ,水平面と板のなす角度が 0。をこえたと き,物体Aが斜面にそってすべり落ちた。物体Aがすべりだす直前に受ける垂直抗力Nを, M, g, Oo を用いて表せ。また, 静止摩擦係数μを, M, m, θ。を用いて表せ。 (3)物体Aがすべり落ち始めた直後に板の傾きを固定したところ, 物体Aは大きさaの加速 度で等加速度運動をした。ただし, このときの水平面と板のなす角度は Ooと考えてよい。 (a)ひもの張力の大きさをTとして, 物体A, 物体Bについての運動方程式を求めよ。 (b)加速度の大きさaを, M, m, @o, μ', gを用いて表せ。 (4)物体Aは等加速度運動を始めてから板の上を距離1だけすべり落ちた。このとき,物体 Aの力学的エネルギーの変化量 4UAは正,負,または0のいずれになるか, その理由とと もに答えよ。 A B [12 奈良女子大

Resolved Answers: 1
Physics Senior High

車内から見た場合の重りの動きは実線の丸の方でよろしいのでしょうか?

2m m+r (別解)のと,eー1の式, u-Uーー(ル-0) を連立させて解く。 EX2 前間で,エレベーターの床から が切られるので,水平投射に入り、放物 線を描いて落ちていく(下図)。 このように運動は誰が見るかでまるで 変わる。だから「観測者」が重視される。 切ると,おもりが床に達するまでの時間tはいくらか。 84 85 エレベーター内の人は,見たままに B2 運動方程式を立てればよい。この人が a 見た加速度をaとすると, a=g+a 「mag mg 動いているか。 ma=mg+ ma 重力 慣性力 いくそ 慣性力 この間。電車も右へ動く 等加速度運動だから h==at" 2h .=a+d 慣性力を入れれば、乗物(土物。 の動きは封じ込められる 図1 mg 図2 83 力のつり合いより mg N+ma=mng 慣性力 この例のように慣性力は力のつり合いに限らず, 運動方程式でも伸、 だ。これを地面に静止した人が見て解こうとすると一一上昇中に糸を知。 たおもりは投げ上げ運動に入る。 それにエレベーターの床が追いついてい。 ーというわけで大変やっかいなことになる。それをおもりが動いてい。 力のつり合いは . N=m(g-a) m(g-a)は見かけの 重力で、もしa=gと すると(箱を自由落下 させると),N=0となり無重力(無重量) T sin0=ma Tcos 0= mg 水平 船直 mg 号より tan0=9 M の+2 より(sin 0+cos?0=1) T=(ma)+(mg) ;T=m/g+a 状態に入る。 |りょく けにしたのが慣性力の威力というわけだ。 84 箱の中で見れば Pは慣性力ma に 慣性力 よって引きずられる (別解)重力と慣性力の合力である見か けの重力mg'をつくって考えてもよ い(図2)。これと Tがつり合うから, 灰色の直角三角形に目をつければ High エレベーター内の人にとっては, 重力と慣性力を合わせて考えると、。 つも mg+ma=m(g+a)の一定の力が下向きにかかっていることにな まるで重力のようだというわけで,m(g+a)を見かけの重力,o4。 かけの重力加速度と呼んでいる。上の例は「g+々での自由落下, わけだ。では,エレベーター内で物を放り投げたらとう見える? 一もちろん, 答えはg+αでの放物運動だ。 1 - But ことになる。運動方 動摩擦力 程式は,箱に対する 加速度をaとして tan0= ma_c mg g ma= ma-4mg a=d-g Tは斜辺の長さに等しい。 82電車が水平右向きに加速度αで進んでいる。電車 内につるされた質量 m の振り子が0だけ傾いてい る。糸の張力カTと tan0を求め,m,g, αで表せ。 糸を切ると,車内で見ておもりはどのように動くか。 跡を描け。 =a-1 g)? より 糸を切るとおもりは mg'により “自 由落下”をし、直線的に(0方向に)床に 落ちる。 21 a-Hg (参考)もともと慣性力maが最大摩 擦力mgをこえないと動き出さない から ma>omg 83 箱の中に質量m のおもりが置かれ, 箱が下向き にaの加速度で動いている。おもりが箱から受ける 垂直抗力Nはいくらか。 a>Hg24g 答えの平方根の中は正となる。 なお,地上で静止している人が見れば, おもりは水平方向に動いている状態で糸 POINTG *エネルギー年左則

Resolved Answers: 1