重要問題04の静止摩擦力についてです。なぜこの問題の静止摩擦力が上方向だと言えるのかがわかりません。

重要問題 04 力のモーメント (水平な棒・ すべる条件) 図のように、長さが1で質量Mの太さが一様 な棒AB の端Aを鉛直なあらい壁面に押し当て、 端Bを軽くて伸びない糸で結び, 糸の他端を点C に固定する。 また, 端Bには質量 MのおもりM をつり下げた。 糸 BC と棒 AB のなす角度は0で ある。重力加速度の大きさをgとする。 解答編 p.10~p.13 糸 最重要 8 B OM 壁面と棒の間の静止摩擦力の大きさは (1) であり,点Aでの垂直抗力の大きさは (2) である。 また, 糸の張力の大きさは (3)である。 Mのつり下げる位置を点BからAの方にゆっくり移動していくと, Mが点B から離れたPの位置にきたとき棒の端Aがすべり始めた。 壁面と棒の間の静止 摩擦係数をμとするとPB間の距離は (4) である。 〈芝浦工大 〉 重要問題 05 力のモーメント(重心・ばねの弾性力)が Y 2 1 XI 板 一様な密度で一様な厚さの長方形板 (縦2L 〔m〕 横 3L 〔m〕,質量 M [kg]) から, 一辺L 〔m〕 の正方形板を 切り取って、 図1のような階段型の板をつくった。 つる まきばね A,Bは, ばね定数が異なるが, 自然の長さが 6 同じん 〔m〕 である。 重力加速度の大きさをg〔m/s2] と する。 板の重心Gを通り, 辺1-2と平行な軸 XX' と, 辺 1-6 と平行な軸 YY' を図1のようにとると, αは (1) 〔m〕,bは(2) [m] である。 次に, 図2のように, 板を水平な天井の点1′, 点2′よ り, つるまきばね A, B でつるしたところ、 2つのばね とも同じ長さ [m] になった。 つるまきばねAのばね 定数 ka は (3) [N/m〕 であり,つるまきばねBのば [N/m〕 である。 <東京理科大 〉 ね定数 kB は (4) [000000 -a→Y' 43 15 -2LL | 図 1 ・3L つく! eeeeee 板 G 3 4 6 15 図2 SECTION 02 力のつりあい・モーメント 17

等速円運動です。 なぜ動いてるのに静止摩擦力なんですか？ なんでこの向きに働くんですか？ 円運動では合力が中心向きというのは暗記するしかないのですか？

問3 ビーズにはたらく力は次図のようになる。 垂直抗力 N 重力 mg 静止摩擦力 f ビーズは等速円運動するので,合力は常に中心方向を向く。 合 力の大きさ Fは,角速度の大きさをωとすれば,F=mRw² と 2π 表せる。 w= であるから, T T F = mR( 27 )² = 4x²mR 2 T2 9 の答④ ビーズは等速円運動するので, 円の接線方向の加速度は0で ある。 ビーズが図3の位置にあるとき, 接線方向についての力の つり合いより, f=mgsin0 2π ここで, 0=wt= -t であるから, T f=mg sin 2 t 2π

21番の問題において、棒に働く重力と重心は一致すると考えていいんですか？理由も教えてください🙏

それぞれ辺 AB, CD の中点であ 例題 5 B 21 重心知太さが一様でない, 長さ2.0mの棒ABがあ る。A端を地面につけたまま, B端に鉛直上向きの力を加え て少し持ち上げるには 15Nの力が必要であり, 逆に, B端を 地面につけたままA端を同様に持ち上げるには 10Nの力が B 必要であった。棒の重さ W 〔N〕 と, Aから重心までの距離 x [m] を求めよ。

（2）から分かりません💦 （2）はキルヒホッフの法則を使うらしいのですが、どこに使ったら良いのかよく分かりません。

図1のように,真空中に金属レー ルが水平に置かれ, その上を金属棒 がなめらかに移動できるようになっ ている。金属棒の長さは [m] で, レールの間隔に等しい。 またレール 面と垂直に、磁束密度B [T] の磁場 が加えられている。 レールの方向を x軸,金属棒の方向をy軸とする。 磁場の向きは軸の正の向き (紙面 裏から表の向き)である。 レール a B 金属棒 抵抗 R x b ◎ 磁場 軸の 正の向き Z 図 1 a a E b 図2 ひ b 図3 ひ また, 金属棒の抵抗は R [Ω] である。 [A] 図2のように,端子 a, b 間に起電力E [V] の電池(内部抵抗 0) を接続した ところ,金属棒は動き始めた。 金属棒がx軸の正の向きに速さ” [m/s] で動い ているとき (1) 金属棒の両端に発生する誘導起電力の大きさ V [V] を求めよ。 (2) 金属棒に流れる電流の大きさ I [A]と向きを求めよ。 (3)金属棒に加わる力の大きさ F [N] を求めよ。 十分長い時間が経過し, 金属棒の速さは一定になった。 このとき (4) 金属棒の速さひ [m/s] を求めよ。 [B] 図3のように, 端子 a, b 間に固定抵抗 [Ω] を接続し、 金属棒に外部から力 を加えて動かした。 金属棒がx軸の正の向きに速さ [m/s] で動いているとき (5) 金属棒に流れる電流の大きさ I' [A]と向きを求めよ。

(4)答えと解き方が違うが正しでしょうか？ W保存力は0 W非保存力は0 内力のみ働く。 ΔK=W保存+W非保存に代入。 変形して ΔE=0 AIは不正解と言ってました。

ヒント 29 38. 〈水平面上での2物体の衝突〉 A CB AVA B VB なめらかな水平面上に,同質量m[kg] の2個の小物体AとB がある。 図に示すように, 静止しているBにAを左側から速さ ① [m/s] で衝突させたところ, 衝突後のAの速度ベクトルは,大 きさは [m/s] で, 衝突前のAの速度ベクトルとなす角は @rad〕 であり,Bの速度ベクトルは,大きさはBm/s] で, 衝突前のAの速度ベクトルと なす角はB〔rad〕 であった。 B 9 (1) まず, 衝突前のAの運動方向と平行な, 運動量の成分について考えよう。 衝突前と衝突後 で,小物体AとBの運動量成分の和が等しいことを表す式を書け。 9 (2)次に, 衝突前のAの運動方向と垂直な, 運動量の成分について考えよう。 衝突前と衝突後 で,小物体AとBの運動量成分の和が等しいことを表す式を書け。 9 (3)VA と VB をそれぞれ, V, α, β を用いて表せ。 T 2 (4) 特に, α+B= であった場合, ⊿E 〔J] を求めよ。 ただし, 衝突前の小物体AとBの力 学的エネルギーの和をE〔J〕,衝突後の小物体AとBの力学的エネルギーの和をE' [J] と したとき ⊿E=E'-E である。 必解 39 〈小球と壁面との衝突〉 [15 名古屋工大〕 次の文章を読み, 以下の問いに答えよ。 図に示すように, 水平な床と,鉛直方向に置かれた 壁がある。 壁から距離L離れた床上の点0から45°を なす向きに,小球を大きさの初速度で投げ上げた。 小球は壁上の点P (床からの高さん) で, 壁に対して垂 45° Vo

物理基礎の力の釣り合いの範囲です。 自分なりに覚えた方がいいと思う記号をまとめたのですが、他に覚えた方がいい記号があれば教えて欲しいです。 また、調べて書いたので間違えているところがあれば教えて欲しいです。

記号集1m 2 物体そのものの単位kg 例)1kgのリンゴ→m=リンゴ 動加速度(地球が物体を引っ張る強さ) 重力し物体に働く下向きの力)単位N 例)m=2kgmg=2×9.8-19.6~ 力全般を表す単位N 押すか引くか動・摩擦力など 13 mg 四F 5. N ET 張力し糸やロープが引くか 下向きにmg、上向きにTC物体をつるした場合 -垂直抗力(床や机が物体を押し返すか 物体が静止してる。N=mg 「6 ・伸び(変位) 単位 m 例) 10cm 伸びた バネの定数 W

こういう問題ってなぜ相対速度を考えるのですか？最高点に達する=運動Eが0で位置Eがmaxになるって認識で今までいたんですけど…もし仮にこの小球がv=0だったらどういう運動をしていますか？ 高校 物理 力学

この問題の問い5なんですけど、つり合いの位置よりも下にある場合、Bに働く力は2枚目のようになると思うんですけどなぜ間違ってるのかがわかりません。 またこの式はどういう場合を表してるのかを教えていただけると幸いです。お願いします。

〈たてばねによる単振動〉 図のように、なめらかで十分長い直線状の棒 OP を鉛直に立てて 端を水平な床に固定した。 この棒に、同じ質量mの穴の開いた小さ ばねの他端は棒の0端に固定した。 ばねはOP 方向のみに伸縮し, 棒 物体A, B を通した。 物体Aには, ばね定数んの軽いばねをつけ, と物体A,Bの間に摩擦はないものとする。 さらに, 物体Aのばねと は反対側に質量と厚さの無視できる接着剤で物体Bを接着した。 物体 [18 広島大」 P 物体B x=0+ ー接着剤 物体A 床 A,Bが押しあうときは物体AとBは離れないが,引きあうときは引きあう力の大きさが接 着剤の接着力以上になると物体AとBは離れる。 重力加速度の大きさをgとする。 初めに, ばねはその自然の長さからだけ縮んで, 物体 A, B はつりあいの位置に静止し ていた。 図のように,このつりあいの位置を x=0 とし,鉛直上向きを正とするx軸をとる。 (1) 自然の長さからのばねの縮みを,m,k,g を用いて表せ。 まず, 接着剤の接着力が十分大きく, 物体AとBが離れない場合を考える。物体Bをつりあ いの位置から6だけ押し下げ, 静かに手をはなすと, 物体AとBは一体のまま上下に振動した。 (2)この振動の周期を, m, k を用いて表せ。 (3)この振動をしているときの物体A, B の速さの最大値を,m,k, 6を用いて表せ。 物体AとBが一体のまま運動しているときの両物体の位置の座標をxとする。 また, 物体 Aが物体Bから受ける力をTとし, x軸の正の向きをTの正の向きとする。 つまり, Tが 正のときは物体AとBは引きあっているが,Tが負のときは押しあっていることになる。 (4)このとき, 物体Bにはたらく力を, m, g, Tを用いて表せ。 x軸の正の向きを物体Bには たらく力の正の向きとすること。 (5) 物体A, B の運動方程式を考えることで, Tを,m,k,g, xを用いて表せ。 (6)Tをxの関数として,-3d≦x≦3d の範囲でグラフにかけ。 ここでは6>3d とする。

電磁気の問題で、問2がわかりません… 磁場の向きは左で、コイルの電流は右なのでフレミング使えない…？？

物理 となる。おもりが静止しているので、力のつりあいから、おもり個の重さは に等しく、 "'Nとなる。 実験では、希につけた印の位置を利用してんを求める。 また、周期はゴ み栓が数十回転する時間をストップウォッチで測り、その時間を回転した回数で 割って求める。 実際の値は, 2-5に示した のように分布する。 図2-4のグラフは、開定された各周期の平均値から得られた値を示したもので ある。 各測定値には差があるので、 測定を複数回行い平均する必要がある。 L[m] L' (m) 0.20 0.40 0.60 0.040 0.160 0,360 W (個) 20 9 4 L2N (m²) 1.44 1,44 1.44 分子の運動エネルギーので U-NK NXT NRT 容器の内面に弾性をするものとして、圧力は、 から受ける単位時間あたりの力を容器の内面 る。 7 正解 ①③(順不同) 本の分子の運動エネルギーの平均値下 ANA 1.8- ANA 10 14 1 1.6 LA [12] (°) 0.8 GA 0.24g 0.4 0.4 することがわかる。 図2-8は、 をとっ 0.2 [補足] とは独立した量であるが、NとLをうまく組み合わせることにより、 Sがに依存する場合について考察することができる。 表1に示したとNの 組み合わせについては 反比例する。 距離の2乗に反比例する力の例として、万有引力がある。 太陽からはたらく万 有引力による惑星の運動では、ケプラーの法則が成り立つ。 星の運動を等 円運動とするなら、 公転周期の2乗は円の半径の3乗に比例する。 この実験では8がに反比例すると、 速度は、 mが小さいほどは大きい。 は、 物理 20.21 N-30 0.2- 0.2 04 0.6 08 n 0.4 0.6 0.8 (m) (mm) 24 図2-5 たグラフである。 直線グラフで示されている。 N9の測定値は、 のものであるから、0.40㎡を用いて計算すると、 9, 36の場合 が,N4, 0.16 0.12. 0.40mm) N-30 0.08 (0.40m) 封入した気体の質量 Nm が小さいほどは> 問4 14 15 正解 ④(順不同) おもり1個の質量をmとする。 おもりの個数がNの 73 0.40 -0.16m³/s² 0.04 となる。 00204 0.6 0.8 1 1.2 14 16 7 (6) 12-8 おもりにはたらく 力のつりあいにより、張力の大きさは 8 Nmig である。式により、 4'mNmig animhx mg となる。 コイルを流れる このを、次の①~ T- に比例するので、"をとると、その関係を表すグ ラフは直線になる(図2-6)。 また、丸の周辺の平方根をとると、 An'mk 図2-6 となりに比例する。 よって をとると、その N √N 関係を表すグラフも直線になる (12-7)。 適当である。 5 16 正解 L、N, およびNNのをまとめると、次ページの表のよ これより、L'N=1.44m² となり、 反比例することがわかる。 また、8Nに比例するので、はに反比例する。を定数として をさせる力 転をさせる力 転をさせる力 ■をさせる力 とする。 ③より。 物理 における これらの大小 4x'm となる。 は定であるから、はに比例する。 問2 18 正解 ② 円形コイルに流れる電流の大きさを。とする。 3-2のようにこの きは円形コイルの接線方向、 時計回りの向きである。 円形コイルの点Bの微小部分を流れる電流が場から受ける力の向きは、フレ ミングの左手の法則により、直にからの向きである。 同様に3-2 のACより上側の部分に流れる電流が磁場から受ける力の向きは、全て垂直に 表から裏の向きである。 一方、円形コイルの点Dの微小部分を流れる電流が磁場から受ける力の向きは、 フレミングの左手の法則により、面に裏から表の向きである。同様に、 3-2のACより下側の部分に流れる電流が磁場から受ける力の向きは、全て祇園 垂直に裏から表の向きである。これらの力の合力は、円形コイルをACを回転 して、Dが表側に移動するような回転をさせる力となる。 3 19 正解 ④ 20 正解 6 十分に長いソレノイド(巻きNのコイル) の内部に生じる磁束密度の大き をBとすると、 B である(図3-3)。 ソレノイドの内部では磁束密度は一様であるので、 コイル1巻 を貫く は、 ポイント 円運動 運動の半角度の大きさをとして 物体の質量を向心力の大きさをとして 運動方程式の中心方向成分P または F 第3問 電磁気 がつくる磁場。 電流が磁場から受ける力, コイルの自己誘導について 電磁 気の法則の理解と運用力をみる問題。 27 0 1 17 正解 直線電流がつくる磁場の向きは、有ねじの法則によって決まる。つまり、電 向きを右ねじが進む向きとしたとき、磁場の向きは右ねじが回る向きである。 直線 電 から距離の点においては、その場の強さは、 HA ギーとは、 単位 「条件により、 これより、 から低いエネルギーと、 放出される光の光子のエネルギー も短い。その波長をとすると、 bd 電流 となる。 3-1に 場の向きは、力 !がつくるのを示す。 10- の接線方向右ねじがまわる向きである。 図3-1 01 < 2 のとき V₁-11-10 ※2fp < Agのとき V20 4 8g のとき 6- 図3-2 となり、それぞれ, 2 これらの大小関係はVV における自己誘導起電力の大きさである。 よって V」である。 421 正解 ② 22 正解 0.23 正解 ① スイッチSを閉じた直後はコイルを流れる電流は0であるから, 回路 に流れる電流は、図 3-5 のようになる。このとき、キルヒホッフの第 2法則により電流を求めると Ri+n=Vo Vo i = R + T 図3-5 図3-3 となる。 コイルに生じる自己誘導起電力の大きさ V は, 抵抗にかかる電 圧に等しいので、 RiERVo

単振動の問題です！ 右の図や解説を見ると、なんとなくは分かるのですが、少ししっくり来ないです。 だれか詳しめに解説してくれませんか？💦

5 図のように, 物体が点Oを中心に振 A 4.0N 幅 0.40mの単振動をする。 点Aで物 -0.40m 0 B 0.20m 0.40m 体が受ける力は右向きに 4.0Nであった。 点Bで物体が受ける力の向きと大きさを 答えよ。