重要問題集物理10番 なぜ、張力で、AP部分を考慮しないのか。 (2)の解説をお願いします。

|実戦 ■実戦 数学 ■実戦 数学 ■実戦! ■実戦 ■実戦! ■二次 ●多くの 収録し 詳し 1フ: 視覚 視覚 ■視覚 ■視覚 ・理科 フル ●動き スマ 10 ②力とつりあい 10. 〈斜面に置かれたロープのつりあい〉 図のように水平面と角をなすあらい斜面上に全長L, 質量 Mのロープの一部が置かれ、残りの部分が鉛直面にそって垂ら された状態で静止している。 垂らされている部分の長さをαと する。斜面とロープの間の静止摩擦係数を (≦tan0), 重力加 速度の大きさをgとする。 斜面の上端の部分は滑車のように はたらき なめらかに力が伝えられるものとする。 ロープは一 0 P 283 A B 端Aから他端Bまで太さが一様で均質であるとし, 伸びは考えない。 また, 鉛直面はなめら かであるとする。 ○○ (1) 斜面上にある部分 AP, および垂れ下がっている部分BPのロープの重さ(重力の大きさ) をそれぞれ求めよ。 ○○(2) Pにおけるロープの張力の大きさを求めよ。 /OX+(3) ロープと斜面の間の摩擦力の大きさを求めよ。 X+(4) ロープが静止しているためのαの条件を求めよ。 11. 〈斜面をもつ台にはたらく力のつりあい〉 図のように, 水平なあらい床の上に, なめらかな斜面をも つ台が置かれている。台は質量がM [kg] で,底面と斜面の なす角度は[rad〕 である。台と床との間の静止摩擦係数を とする 簡易 〔鳥取大〕 *888*** 00

(3)について、計算の過程で、100から500sの時の水平距離を求めようとしていて、2枚目のような式を立てたのですが、0になってしまいます😭 この場合初速度は、0ではないのですか？

[グラブ 25.a-tグラフとvtグラフ S地点から出発 した飛行機が、 L地点を目指して飛行した。 Lに着 陸するまでの水平方向の加速度、および鉛直方向の 速度が、それぞれ図(a) (b) で表されている。 有効 数字を2桁として、次の各問に答えよ。 速方 度向 210 (m/s)-1 図 (a) 度方 200 400円 600 時間 [s] 20 0 (m/s)-20 1 離陸してから200s 後の高度と、 S地点からの 水平距離はそれぞれ何km か。 飛行中の最大高度は何kmか。 (3) SL間の水平距離は何km か。 200 400 600 (名城大改) 図 (b) 時間(s) →例>2

2枚目について、なぜv＝v0➕atの式は使わないのでしょうか？

1 25.a-tグラフとv-tグラフ S地点から出発 した飛行機が、 L地点を目指して飛行した。 Lに着 陸するまでの水平方向の加速度、 および鉛直方向の 速度が、 それぞれ図(a) (b) で表されている。 有効 数字を2桁として、次の各問に答えよ。 離陸してから200s後の高度と、S地点からの 水平距離はそれぞれ何kmか。 (2)飛行中の最大高度は何kmか。 (3) SL間の水平距離は何km か 例題 2 2 の水 21 方 〔m/s2] -1 図 (a) 20 0 200 400 600 時間 [s] 0 [m/s]_ -20( 200 400 600 時間 [s] (名城大改)図(b) 例題

解説お願い致します🙇🏻‍♀️

鉛直投げ上げ 地面から小球を初速度vo [m/s] で鉛直上向きに投げ上げた。 投げ上げ てから最高点に達するまでの時間は何か。 また、地面から最高点までの高さは何m か。 ただし, 重力加速度の大きさをg〔m/s'〕 とする。 【4】

・物理 ピストン (ⅱ)詳しく解説お願いします🙇‍♂️

「④断面積Sのピストンが取り付けられた容器の中に、カモルの理想気体を入れる。外 気圧はP。 で内部の気体の圧力と体積はPo Voである。ピストン、容器ともに熱をよ く通し、気体の変化は等温でおこるとしよう。 Po Po S Vo +x x=0 (i) ピストンを右へ動かして位置になったときの気体の圧力変化 4P を求めよ。 Ans. 各自調べておこう。 ① (i) TB=2TA, TC=4TA, TD=2TA (ii) (ア) AU AB = - =PV 2 (iii) (7) AUBC=3P V (iv) (7) AUCD=-3PV (1) QAB=- =P.V (イ) QBc=5PV ((v) (ア) AU Vo 2 (vi) (ア) AU サイクル = 0 そこから静かに放して周期運動させよう。ピストンの質量をM,加速度をαと して位置のときの運動方程式を書け。 ただし, 1は十分小さくてVに比べてSL は無視できるとしよう。 ( 2 (vii) e= (m) ピストンの周期運動の周期Tを求めよ。 13 (ウ) WAB=0 (ウ) WBc=2PV (イ) QcD3P.Vo (ウ) WCD = 0 (イ) QDA=- P.V (ウ) WDA=-PoVo (イ) Qサイクル=P.Vo (ウ) Wサイクル=PvVo Wtotal Qin POVO 2 3 ③ (i) II 面積変化で考えて (3 三t poro (ii) II Uはどこも等し QtotalWtotal Wtotalが大きいものほどQ (iii) (7) AUAB = 0 (iv) (7) AU Bc = -PoVo A(v) (7) AU CAP.Vo 3 (イ) QAB=Qo (ウ) WAB=+Qo 5 (1) Qrc= (ウ) WBc=-1 2 3 = (イ) QCA = PoVo (5) WCA=0 (vi) e e= Qo-Povo Qo+- 2 13 P.Vo PoSt (i) AP=- Vo + SU PS2) (ii) Ma=-- X (iii) T=2π MV。 PS2 1441

接線を引いて瞬間の速さを求めたり、点同士を結んで平均の速さを求めたりできるのはv-tグラフのみですよね？a-tやx-tグラフは違いますよね？

・物理 回路 7番です 2枚目の上の式のnを無限大に持って行って考えるということだと思うのですが、どうして結果がV0になるのかがわからないです よろしくお願いします🙇‍♀️

26 図に示すように、起電力V の電池 電気容量 CA, CBのコン 抵抗値 R1, R2, R3 の抵抗, および切り換えスイッチSからなる電気回路がある。この回路の各コ コンデンサーは、はじめに電荷をもっていなかったものとして,以下の問いに答えよ。 R₁ S R2 a b -Vo _CA CB GR (1) スイッチSをaに接続した状態で十分時間が経過した。 コンデンサー CAに蓄えら れた電気量Q。 と静電エネルギーU を求めよ。 (2) 次にスイッチSをaからbに切り換えた。 切り換えた瞬間に,抵抗R2, R3 に流れ 始める電流I2, I を求めよ。 (3) スイッチSをbに切り換えてから十分時間が経過した後, コンデンサー CB の極板 間にかかっている電圧VB と蓄えられている電気量 QB を求めよ。 (4) スイッチSをbに切り換えてから十分時間が経過するまでに失われた静電エネル ギー AU を求めよ。 (5) 失われた静電エネルギー AUはすべて抵抗で消費されたとする。 抵抗R2 で消費さ れた電気エネルギーWを求めよ。 上記の操作を1回目とし,以下,V(1) VB, QB (1)=QB とおく。 スイッチSを再び aに接続した後bに接続する。この操作を2回目とする。ただし,スイッチの切り換え は十分な時間が経過した後に行うものとする。 (6) 2回目の操作から十分時間が経過した後, コンデンサー CBの極板間にかかってい る電圧V (2) と蓄えられている電気量 QB (2) を求めよ。 この操作をn回繰り返した後, コンデンサー CB の極板間にかかっている電圧を V(n)とする。V(n-1)とV (n) の関係を求めよ。さらに,操作を繰り返し行っていく と,電圧V(n)はどのような値に近づくか答えよ。 を引き出すために

これはどこが違いますか？自分は自然長の位置を基準としたつもりですが、合っていますか？物体を離す位置ってAですか？教えてください。あとこんなことしなくても±cosと±sinの型を判断できる方法を教えてほしいです。

84 力学 47 (4) mx=-box+mg = - b (x- m²) No) = m² + d. MC)= 0 X- 第=Bsincot+Cooscot w= Xc= M=Bwcoswt-Cusin wt c=d B:0 x=dwswt+=dcos 大+ 解 (1) kl=mg ・・・ ① より 1=mg (2) Miss ばねの力はkx というわけで F=mg-kx 非常に多い答えだ。 ばねの力は自然長からの伸び縮みで決まる! いまの場合、 ばねの伸びは1+x F=mg-k(l+x)=-kx 0000000000 VI いろいろな運動 85 振幅が分かったということは運動の範囲が分かったことでもある。その点が 意外に見落とされている。 k(1+x) (3) 最大の速さは振動中心で, Fax = Ato=das =¿²=d√ mg このように、力のつり合い位置から中心が分かり、放した位置が端になっ て振幅が分かる。 すると、 運動の範囲。 最大の速さが決まってくる 呼吸をつかんでおくこと。 の ------2 ①を用いたことに注意。 つり合い位置からずれた状態を 扱うとき,いつもつり合い式が陰になって活躍してくれる。 (3)②こそ単振動を保証している。 K=kのケースで T=2 772 ばね振り子の周期は床から立てても, 滑らかな斜面上に置いても変わらない。 斜面の場合なら Immmm (4)xとの関係をグラフにするのが先決。 右のように曲線は Cos型と読み取れて kt x=d coset=dcosym 「型」が決まれば, 三角関数の中身はet d sin にこだわると初期位相にわずらわされる。 軸を上向きにし て描けば型が確定 ①がkl=mg sin 6 ②がF=mgsin0-k(l+x)=-kx 要するに, つり合い位置からxだけずれたとき, ばねの力のみが kx だけ変わる。それが合力 (復元力)として働くことによる。 ちょっと一 Ex2でPの加速度が0になる位置は? とか、加速度が上向き で最大になる位置は? と尋ねられたら・・・・ p80の知識を利用してもよいが, md=Fより加速度のこと は力に聞け"というわけで, 力(合力) が 0 になる位置それはカ のつり合い位置で点。 また, 復元力が上向きで最大となるのは点 Aと即答できる。 EX24 前間で, ばねの自然長をL, Pを放した点をA (x=d) とし,放した時を t=0とする。 次の量を 求めよ。 0での伸びを用いてよい。 (1) 0 に戻るまでの時間 (2) ばねの長さの最小値 k 00000000020 (3)最大の速さ (4) 時刻 t でのPの座標x A+ ズ 解 (1) 放したときのPの速度は0, つまりAは単振 動の端となる。 一方, 0は力のつり合い位置だか ら振動中心である。 端と中心を結ぶ時間は T/A Tπm 4 2√ k (2)Aと中心Oの距離dは振幅である。 よって Pは0より上にdまで上がれる。 それがばねが 最小の長さになるときで +l-d つり合い位置 は振動中心 d 0-中心 振幅 A- 放した点は端 97 Ex で P を自然長位置で放したとすると, ばねの最大の長さはいくらになる か。 それまでにかかる時間はどれだけか。 また、Pの最大の速さはいくらか。 Jerk, m, gで答えよ。 98/質量mのおもりをつり合い位置 からdだけずらし放したときの, 振動の周期と最大の速さをそれぞ れ求めよ。 k, 2k はばね定数。 合 ばね定数を用いてよい。 図b km 2k 図a 99" 滑らかな水平面上で, ばね定数kのばねの両 端に質量mの等しい2球を取り付け、左右に 引っぱって同時に放す。 振動の周期を求めよ。 00000000 772 m

(3)についてです。 「直方体は滑る前に倒れる」とありますが、どうしてそうだと分かりますか？ また、直方体が滑らないための条件では静止摩擦力が張力T以上(等号もOK)ですが、なぜ「滑る前に倒れる」となると等号は含まれないのでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

発展例題 剛体のつりあい 発展問題 143 粗い床上 図の点A す。 点A 重さ W, 高さα, 幅6の直方体が置かれている。 b A 直方体の側面に平行で重心を通る断面の点を表 T はじめ直立 て点Bを 水平右向きに大きさTの張力で引いた。 をとりつけ, Tを徐々に大きくすると,やが に静止していたが, a B 次の各問に答えよ。 として倒れた。 (1) 直方 直方体が床から受ける垂直抗力の作用点は, 点Bから 止しているとき, 左向きにいくらの距離にあるか。 a, b, T, W を用いて表せ。 (2) 直方体が回転し始めるのは, Tがいくらをこえたときか。 -b- A (3) 床と直方体の間の静止摩擦係数μは,いくらより大きくなければならないか。 指針 垂直抗力の作用点は, T=0のとき に重力の作用線上にある。 Tを大きくすると,作 用点は徐々に右側にずれていき、やがて底面から 外れたとき, 直方体は点Bを回転軸として倒れる。 解説 b T - 2 W a 式①を② に代入して、 x= (1) 垂直抗力をN. 点 Bからその作用点まで の距離をx, 静止摩擦 力をFとすると, 直方 体にはたらく力は図の ようになる。 鉛直方向 の力のつりあいから, T NA (2) Tを大きくすると, 垂直抗力の作用点は右 側にずれる。 (1)のxが0になるときの張力を T, とすると, 張力がこれよりも大きくなると b T₁ 倒れるので, 0=1/27 ・a T₁=- ・W W 2a b (3) 直方体にはたらく水平方向の力のつりあい から, F=T...③ F B F≤μN 静止摩擦力Fは最大摩擦力μN以下であるの で, W b N=W ... ① 2 式① ③をそれぞれ代入すると, 直方体がすべ らないためには, T≤μW 点Bのまわりの力のモーメントのつりあいか 5, WT ・Ta-Nx=0 ・・・② これからTがμW をこえると直方体はすべ り始める。 直方体はすべる前に倒れるので、 T,<μW b 2a b. -W<μW ">. 2a

みかけの重力ってなんですか？ (4)です

40 図のように軸が鉛直で半頂角の円す いのなめらかな内面にそって,質量m 〔kg〕 の小球が高さん 〔m〕 の位置で等速円 0 h 運動をしている。 重力加速度の大きさを g〔m/s2〕 とする。 (1) 小球の速さ [m/s] を0.mhgのうち必要なものを用いて表 せ。 (2) 小球が円すい面から受ける垂直抗力の大きさN 〔N〕 をm, 0.g を用いて表せ。 (3)円運動の周期 T〔s] を 0, hg を用いて表せ。 (4) 円すい面が一定の大きさの加速度α [m/s'] で上昇しているとき, 同じ高さん〔m〕で等速円運動をさせるためには,円すい面に対する 小球の速さv' [m/s] をいくらにすればよいか。 h, g, α を用いて表 せ。 (九州大 + 信州大+センター試験)