私は福島大学農学群食農学類を総合型選抜で志望している高３です。 物理が苦手です。今授業は全て終わり、演習に入っています。授業では「リードα物理」の応用問題を解いています。しかしこれは解説が少なかったりしてあまり力になっている気がしません。 この夏休み以降どのように物理を勉強... Read More

解き方教えてください

10 図のAB は,太さが無視できる長さ3.0mのまっす ぐな棒であるが, 重心は中点にはない。 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 A 持ち上げるには24Nより大きな力が必要だった。 B また, B端を地面につけたまま, A端を少し持ち上げるには12Nより大き な力が必要だった。 A端から棒の重心までの距離と、棒の重さを求めよ。

(4)の解説についてわからないところがあります。 どうして 0=mv^2/2-mgx+kx^2/2になるのですか。

が自然の長さとなるように, 板を用いて物体を支える。 ばねが 自然の長さのときの物体の位置を原点として,鉛直下向きを正 とするx軸をとり, 重力加速度の大きさをgとする。 162.弾性体のエネルギー■ 図のように, ばね定数kのばねの 162.弾性体のエネルギー■図のようにぼうき粉もの代わ 上端を天井に固定し,下端に質量mの物体を取りつける。 ばね 自然の 長さ 0000000 物体 (1) 板をゆっくりと下げ, 物体からはなれるまでの間で, 物体 板 が受ける垂直抗力の大きさと位置xとの関係をグラフで示せ。 (2) (1)の場合において, 板が物体からはなれるときの物体の位置x を求めよ。 ばね 0 (3) 板を急に取り去った場合, ばねの伸びが最大となるときの物体の位置 x を求めよ。 (4) (3)の場合において, 物体の速さが最大になるときの物体の位置xと,そのときの 速さをそれぞれ求めよ。 (拓殖大改) 例題12)

破片aの水平方向の速さは分裂前の物体の水平方向の速さに等しいのですか。

AB 1:2 (S) 185. 空中での分裂 質量mの物体が, 水平から 45° の向きに速 2cで打ち上げられ, 最高点に達したとき, 質量が12の2 つの破片に分裂し, それぞれ水平に飛び出した。 質量の小さい破 片Aが出発点に落下したとすると, 大きい方の破片 Bは, 出発点からどれだけはなれた 位置に落下するか。 ただし, 重力加速度の大きさをg とする。 例題23 ヒント破片Aの水平方向の速さは、分裂前の物体の水平方向の速さに等しい。 185. 空中での分裂 解答 3v2 g 指針 水平方向では, 物体は内力のみをおよぼしあうので, 分裂前後 での水平方向の運動量の和は保存される。 また, Aは出発点にもどって おり,Aの水平方向の速さは, 分裂前の物体の水平方向の速さに等しい。 運動量保存の法則の式を立ててBの速さを求め, 水平距離を計算する。 解説 初速度の水平成分の 大きさは2vcos45°=vで あり(図1), 最高点での速度 はこの水平成分に等しい。 分 裂前に物体が進んでいた水平 方向の向きを正とすると, 分裂直後のAの速度はvとなる。 分裂直後 のBの速度をv とすると, 水平方向の運動量は保存されるので(図2), √20 A, B v2 [ひ m 2m 3 3 45° 正の向き 図1 v 図2 ←一連の運動において, 鉛直方向には重力 (外力) がはたらくため、 鉛直方 向の運動量は保存されな い。 最高点で物体は水平 方向に速さで飛んでい る。 破片Aが出発点にも どっているので破片 A の水平方向の速さも”で ある｡ 3 mv=mx(-v)+ 2m 3 × V2 02=2v また、初速度の鉛直成分は2vsin45°=vである。 打ち上げられてか V ら最高点までの時間を とすると, 0=v-gt t= g v2 出発点から分裂地点までの水平距離は, h=vt= ...① g 分裂してから落下するまでの時間はであるから,最高点から落下点 g 2v2 までの破片Bの水平距離は, L2=2vt= ...2 g 式 ①,② から, 求める水平距離Lは, L = 4₁+12= 0² + 2v2 3v2 g g g (1) ◎鉛直投げ上げの公式. v=vo-gt を用いている。 物体、およびBの鉛直 方向の運動は,いずれも 加速度の大きさがgの 等加速度直線運動なので, 発射点から最高点までの 時間と,最高点から落下 するまでの時間は同じに なる。 (9) 115

なぜ、y軸はTsinθではないのですか？

求めてみます。 LO こり り 重 も 張 キ 1 -Usine 0 0 T 図7-15 Tcost AY Tsing my

なぜ、板はaで加速度運動をしているってわかるのですか？

性力の問題を解く! ② 問題演習 体を置くと、小物体は板の上をすべりおりた。 次に板を同じ角度で 図のように、粗い板を水平とりの角をなすよう傾けて、その上に小物 輝けたまま水平左方向に一定の加速度で動かしつづける。このとき､ が物体が板の上で静止したままであるためには、板の加速度の大きさ をどのような範囲にすればよいか。 ただし、重力加速度の大きさをg. | 小物体と板の間の静止摩擦係数を」とする。 MS! 224374017 まず小物体が板に沿ってすべり落ちないようにする杉は DC azt 準備 で、ための条件を考えます。 板の加速度の大きさをα 小物体の質量をmとし、板に乗っして 3 た立場で式を立てます。 板に乗らない立場でも問題を解くことは可能です が、このときは小物体も板と同じ加速度で動くので、運動方程式を立てる ことになり、少しめんどうです。 それに対して,板に乗った立場では,水 物体は静止しつづけていますから,力のつりあいの式を立てればよいので す。 そのかわり、板はαで加速度運動しているので、 慣性力を考慮しなけれ ばなりません。 END このとき小物体に働く力は, ①重力mg (鉛直下向き), ② 《タッチ> し ている板からの垂直抗力Nと静止摩擦力」。 そして③水平右方向の慣性力 の4つになります。

【3】を求める時に、なぜ、波線で引いた発想がでてくるのですか？詳しく説明教えてください。

図5-12 2 図のように長さの糸に結ばれた質 量mの小球Aが水平面から高さの 位置にあり、点〇の真下の水平面上には質 量mの小球Bが静止している。小球Aを 初速度0で静かにはなし、小球Bと衝突さ せる。重力加速度の大きさを」とする。 (1) AとBが完全弾性衝突をするとき,衝 突直後のAとBの速さを求めよ。 (2) AとBが完全非弾性衝突をするとき, AとBは一体となって振り 子運動をする。AとBは水平面からどれだけの高さまで上がるか。 (3) (2)の場合に、衝突によって失われた力学的エネルギーはいくらか。 A (m) B (m)

力学的エネルギー保存の法則よりと書いてありますが、公式に代入という形ではないのですか？ なぜ1/2mv’がでてこないのですか？

なくてもいいでしょう。 はねか 「運動量保存の式:mp=2mvFとめたらでてくるのか V = =250より、 V = 1/2 √201 これで小球の速度が出ましたね。 AとBはこの速度で振り子運動をはじ めます。 問題はどの高さまで上がったかということです。 先ほどのように 力学的エネルギー保存則を使いましょう。 図5-15 (d)を見てください。 図5-15 (d) はじめ2m 12/12 (2m h 小球Aは小球Bに当たって,速度Vで振り子運動をはじめました。 衝突 した点を基準点とします。 小球は最高点んまで上がりました。このとき, 小球は一瞬静止しますね。一番下(はじめ)と、一番高く上がったところ (あと)で力学的エネルギー保存則を適用しましょう。 EN 力学的エネルギー保存則より, (2m) V² = 2mgh h= はねかえり係数は0なんですから。 y² 2g 生われ これにV=1/22gを代入して, - 201·2g1=1/1 4 あと (最高点⇒静止) 基準 0 ←なぜ逃れのではないのか? ••••••••(2) の 答え

なぜ、この問題において運動量保存の法則が使えるのですか？ 詳しく説明教えてください！

104 図のように長さの糸に結ばれた質 2 量mの小球Aが水平面から高さしの 位置にあり、点〇の真下の水平面上には質 量mの小球が静止している。小球Aを 初速度0で静かにはなし 小球Bと衝突さ せる。重力加速度の大きさを」とする。 (1) AとBが完全弾性衝突をするとき,衝 突直後のAとBの速さを求めよ。 着目!「完全弾性衝突」とは,は ねかえり係数が1の場合です (e=1) (図5-13)。10で当たって、10ではね かえってくるということです。 一方、「完全非弾性衝突」は、はね かえり係数が0という意味です(e= 図5-14) つまり はねかえって こないということですね。 物体が壁に 当たって、くっついて離れない状況を イメージしてください。 では解いてみ ましょう。 A (m) (2) AとBが完全非弾性衝突をするとき, AとBは一体となって振り 子運動をする。AとBは水平面からどれだけの高さまで上がるか。 (3)(2)の場合に,衝突によって失われた力学的エネルギーはいくらか。 橋元流で。 解く! 完全弾性衝突とは はねかえり係数=1 10 10 15-12 完全非弾性衝突とは はねかえり係数= 0 ベチャ! 図5-13 END 準備 小球Aは 円運動をしながら落ち, 最 下点で小球Bに当たりま す。 そのときの速さを求めましょう。 円運動の解きかたについては,第7講 で詳しくやりますので、いまは力学的エネルギー保存則が使えるというこ とだけ知っておいてください。 【P.136】 END 図5-1-

物理の問題の(2)についてわからないところがあります。 Asin(2πft+π)にはマイナスがなく、どうして、-Asin2πftにはマイナスがあるのですか。

218. 単振動の式 原点Oを中心として,x軸上で単振動をする物体があ る。 この単振動の振幅は A[m〕 振動数はf [Hz] である。 物体が, 原点O を負の向きに通過する時刻を t=0 とする。この単振動について,次の各 問に答えよ。 Ons st (1) 角振動数を求めよ。 (2) 時刻 (0) における変位 x [m] を表す式を示せ。 (3) 速さの最大値を求めよ。 (4) 加速度の大きさの最大値を求めよ。 例題 30 ヒント (2) 物体は, t=0 において原点を負の向きに通過するため、 初期位相は"となる。 PRAUDONES (1) 218. 単振動の式 解答 (1) 2f [rad/s] (2) x=Asin (2ft+m) [m] (x=-Asin2πft [m]) (3) 2πfA [m/s] (4) 47²f2A (m/s²) 指針 単振動における変位の式は,初期位相が0のとき, 角振動数を w とすると, x=Asin (wt+0) と表される。 また, 振幅をAとすると, 速さの最大値は v = Aω, 加速度の最大値は α = A ω² となる。 2π W= -=2πf [rad/s〕 T 2π 解説 (1) 角振動数ω [rad/s] は、 周期T 〔s] を用いて, w= と表 T される。 T= の関係を用いると, f (2) 原点を負の向きに通過する時刻を t=0 とし ており, 初期位相はπである (図)。 求めるxの 式は, (1) のω=2πf の関係を用いて, x=Asin(wt+0)=Asin (2πft+™) [m] (またはx=-Asin2πft〔m〕) (3) 速さの最大値は, v=Aw [m/s] なので, w=2πfの関係を用いて, v=Aw=2πfA[m/s] x[m] A π -A• 初期位相π(t=0) Ax 0 (4) 加速度の大きさの最大値は, a = Aw2 から, w=2πf の関係を用い t=0 自 には は正を本過り 正の を言 本間