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

・物理　ばねのうねうね虫 （3）の問題です 二枚目に赤字で疑問書いてます、読みにくくてすみません🙇 二枚目の赤字で印をつけたところまでは理解してます、よろしくお願いします

3 自然の長さが1, ばね定数がんの軽いばねの両端に, 質量 M の物体 A と質量 m の物体B をつけて, 水平で なめらかな床の上に置いた。 全体が静止した状態からA のみに右向きの速度vを与えると, AとBは振動しな がら右向きに進んだ。 A B M do o d d d d d d m (1) 重心の速さを求めよ。 (2) ばねが自然の長さのとき, 重心からBまでの距離を求めよ。 (3)Bの運動は, 重心から見たとき単振動となる。 この単振動の周期 T を求めよ。 ヒント (1) 質量 ma, mgの物体がそれぞれvA, UB の速度で運動しているときの重心 の速度はv= MAVA + MBUB となる。 A ma+mB

（3）についてです。 （3）の外から見た時でも（2）のように物体には慣性力はかかってないんですか？ （3）も（2）と同じように見かけの重力のほうに落ちると思いました。

理系 水平に等加速度直線運動をする電車内に, おもりが天井から糸でつるされ きに の小 円 セミナー209 電車内の慣性力 な さの の ている。 図のように、 電車内の観測者には, おもりは,糸と鉛直方向との なす角が0となる位置で静止して見えた。 重力加速度の大きさをg とする。 (1) 電車の加速度の大きさはいくらか。 この加速度で電車が走行しているとき, 糸が切れたとする。 (2) 電車内の人から見ると, おもりの運動はどのように見えるか。 (3)電車外で静止している人から見ると、おもりの運動はどのように見えるか。 (1) 電車内からみたおもり Scaso (慣性力) S (張力) ma 電車外からみたおもり →a Scase S a Ssino m [リード 長さの つるし となす (2)円 ① 向 Ssing mg (重力) 電車内からみると角度日で 静止しているようにみえる。 →力のつりあい mg 電車外からみると、電車とともに 加速度運動しているようにみえる。 {水平方向は運動方程式 鉛直方向は力のつりあい 水平 S sin-ma=0... ① 水平ssinθ= ma 鉛直 Scoso-mg=0…② 鉛直 Scoso - mg=0 mg mg ② より S = coso ①に代入 mg COSO sino = ma ②よりS= cose ⑨に代入mg.sing-ma=0 coso mg [tan a = - ma=0 gtamo (2) 電車因からみると... ma ⇒ 静止 ma (m²g² + m²α² m²(g²+a²) みかけの重力 mng' = (mg) + (ima) mg = m√g² + a² g' = √g+α² mg tano = ma a = gtamo M (3) 電車外からみると... K mg mg' mg mg (みかけの重力 等加速度直線運動 加速度√g+αで 等加速度直線運動を する。 7- mg 糸が切れた後は重力のみが はたらくため、加速度まで 水平投射となる。

（４）でなぜ位置エネルギーは関係ないのですか

知 53. 斜面との衝突 図のように、水平面から 45°傾いた、 なめらかな斜面がある。 斜面の上方の点Aから質量mの小 球を静かにはなしたところ、 小球は落下し、点Aから鉛直 下方にある斜面上の点Bに衝突してはねかえされた。 斜面 と平行で右下の向きにx軸、 それと垂直で右上の向きにy 軸をとる。 小球と斜面との間の反発係数をe、 点Aから点 Bまでの距離をん、 重力加速度の大きさをgとして、次の 各問に答えよ。 (1) 小球が斜面上の点Bに衝突する直前の、 速度の斜面 に平行な成分x と、 垂直な成分を求めよ。 [ Am B (2)衝突直後の、速度の斜面に平行な成分 vx' と、 垂直な成分 vy' を求めよ。 (3)衝突によって斜面が小球から受ける力積の大きさを求めよ。 (4) 衝突によって失われた小球の力学的エネルギーを求めよ。 中の (5) 衝突直後に小球が飛び出す方向と斜面 BC とのなす角度を90° とき、 tan を求めよ。 45° 0°)とする (25. 浜松医科大 改)

船首をどの向きに向ければいいか。という問で、30°を求めることはできたのですが、答えにはどのようなかたちで書けば良いのですか？

静水中を速さ 4.0m/sで進む船が, 2.0m/sの速さで流れる川幅68mの川を垂直に横切るためには、船首をどの向 きに向ければよいか。 また、このとき対岸に渡るのに要する時間はいくらか。 9 68m01 J16.0-9.0 =253 2 amb →20ms 34x53 88 63453 34.6.73=19.収 2√3,5 2 3 1.73

（2）の問題です。 a縮めたときと、a/2縮めたときは別の事象(？)であるのに、1つの力学的エネルギー保存則の式に収めることができるのは何故ですか？そういうものなのでしょうか また、(2)ではどの時点での速さか分かりません。 どのようにしてこの問題を、解けばいいのでしょうか？

22 基 水平面上に置かれたばね 定数 k [N/m〕 の軽いばねに 質量m 〔kg〕 の小球Pを押し当 て ばねを自然長からα 〔m〕 自然長 100000000OP30 a A B だけ縮ませ,静かにPを放した。 水平面は図の点Aより左側は滑らか であるが,右側はあらく、Pとの間の動摩擦係数はμである。重力加 速度をg 〔m/s2] とする。 St (1) ばねから離れたPが点Aに達するときの速さを求めよ。 (2) ばねの縮みが 1/24 [m]であったときの,Pの速さを求めよ。 a (3) はじめにばねを自然長からa〔m〕 だけ縮ませるのに必要であった 外力の仕事 W を求めよ。 (4) 点Aを通り過ぎたPはやがて点Bで静止した。 距離 AB をを用 いて求めよ。 (5) あらい面が水平から30°傾いた斜面(図の点線)であった場合に, P が達する最高点をCとし, 距離 AC をvを用いて求めよ。 斜面と水 平面はなだらかにつながるものとする。 (大阪工大 + センター試験)

黄色線なのですが、ここでの保存則とは運動量保存則ですか？またQ上の人とは相対速度を考えるときに意識するだけで他にもQについて考えなければならないこととかあるのですか?黄色線の文全体の解説をいただけると嬉しいです。衝突後の速度差=-e*(衝突前の速度差)、これは運動量保存則で... Read More

(1)e=0 (2)e= e=1/2 79 なめらかな床上に, 質量Mの板が, ばね定数k 一のばねで結ばれて置かれている。質量m ( <M/2) の物体が速さで板に当たるとき, ばねの縮みの 最大値はいくらか。衝突は瞬間的とする。 64 力学 ヨット 等質量の弾性衝突では,速度が入れ替わる。 78の答えが出たら,M=mとしてみると分 かる。たとえば,Qがはじめ静止していると, 衝突してきたPが止まり, Q が で動き出 すことになる。 ↓ 伴うことが運動量保存則、御父 ← 非弾性力学的エネルギー弾性復、分裂(大事なし 分裂(あり) 解 (1) P がばねを押し縮めると同時に,Qは ばねに押されて動き出す。 ばねが最も縮 VI 運動量 65 (止まった) んだときとは, Q から見て接近してくる Pが一瞬静止したときでもある。 相対速度 0 つまり、相対速度が0となるときだ。 し たがって,このときQの速度もである。 Qから見た Pの運動 P.Qの速度は同じ M. m Vo Imam 運動量保存則より mv=mv+Mv m v= m+Mvo の場合について求めよ。 トク 2物体が動いているとき, "最もは相対速度に着目 保存則の威力 しかし、保存則は運動方程式を超えた力を秘めている。 たとえば, 滑らかな 力学的エネルギー保存則, 運動量保存則とも運動方程式に立脚している。 (2) 力学的エネルギー保存則より りっきゃく 11/11/12m+1/+12 -kl² 2 一体となっては、e=1. . l=vok(m+M) mM 曲面をすべり降りたときの物体の速さや, 衝突の問題では運動方程式を用い ても事実上解けない。ただ,保存則には適用条件があることは常に意識して おかねばならない。 摩擦抵抗なし(保存力以外の力の仕事= 0) 力学的エネルギー保存則 衝突・分裂(物体系について外力=0) 運動量保存則 力学的エネルギー保存則は仕事を, 運動量保存則は力を条件にしていると いう違いがある。 両者はまったく独立な法則であるが, 両立することもあり、 連立的に解くタイプは概して難問となる。 が, パターンを心得ていれば, 取 扱いはむしろ一本調子だ。 猛犬を手なずけて忠犬としてしまおう。 EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Qがばね定 P 数kのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量mの球Pが速度v で進んできた。 Vo m k Q mmmM (1) ばねが最も縮んだときのPの速度vを求めよ。 (2) ばねの縮みの最大値を求めよ。 (3)やがてPはばねから離れた。 Pの速度を求めよ。 ちょっと一言 ここでQ上の人に保存則まで用いさせてはいけない。 保存則や 運動方程式は静止系 (あるいは慣性系)で用いるべきもの。 ただし,次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば, 加速度系で用 いることもできる。 (3) Qの速度をひとすると 運動量保存則より mv=mu+MU ....・・・① ばねは自然長に戻っているから, 力学的エネルギー保存則より 1/12mo=1/2mu2+1/2MU2 "= Uを消去して整理すると ......② (m+M)u2-2mvou+(m-M)vo2 = 0 2次方程式の解の公式より m±M u= Vo .. u=. m-M m+M m+M u=vo とすると, ① より U=0 となって不適 (ばねに押されたQは右へ動 いているはず) High (3) は P, Qがばねを介して緩やかな衝突をした後と見てもよい。 エネル ギーを失わない弾性衝突だから, e=1の式 u-U(vo-0) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

センター物理の問題です 解説には、緩くなったのでAの方が遅く、動摩擦係数が大きいとあるのですが、この緩むまでの間は張力が発生してAに左向きの力が加わるためBより遅くなるとも考えられるのではと思っています。 解説お願いします🙇‍♀️

問4 Aに力を加えるのをやめたところ, 糸がゆるみ, AとBは図3のように 糸がゆるんだまましばらく運動を続け, やがて互いに衝突することなく静止 した。 力を加えるのをやめてから A, B がそれぞれ静止するまでにかかった 時間を ta, tB とする。 とμ,および, tA と B の大小関係の組合せとし て正しいものを,下の①~⑥のうちから一つ選べ。 5 図3 ① μA>μB, ta >tB ③ μA>μB, ta = t ④ ⑤ μA>μB, ta <t A ② μ <μB, tat <μB, ta = t ⑥ μA<μB, tat

・物理 物体Q(質量m)の位置エネルギーの変化はなぜこれになるのでしょうか？赤の下線が引いてあるところです よろしくお願いします🙇‍♀️

「球Pと質量m[kg] (M> m) の小球Qを2rより長い軽くて伸びない糸で結び, 図の なめらかな半径r [m] の半球形のわんが水平に固定されている。質量M [kg]の小 ようにPを内側に入れて、わんのふちAに糸をかける。 重力加速度の大きさを [m/s] とし,Pの位置は球の中心を中心とした角∠AOP=9[rad] で測るものとす る。以下の問1,問2のそれぞれの場合について答えよ。 M A Q (1) 問1 小球Pが0 =7Qとつり合った。この場合,Mとの間に成り立つ関係を 求めよ。 また, わんからPに働く抗力の大きさをMとg で表せ。 問2 小球PをAのすぐ内側 (80) で静かに放すと, 下方へ滑り出した。 この場合 について,以下の問いに答えよ。 (1) 放した直後に糸がPを引く力の大きさをM,m, gで表せ。 (2) 小球Pが最下点0=を通過するために必要なMとの間の条件を不等式 で表せ。 より求めよ。 (3) 小球Pが図のように角の点を通過するとき,Pの速さV [m/s] とQの速さ [m/s] の間に成り立つ関係を求めよ。 また, Vをr, g, M, m, 0で表せ。 (4) 小球Pが0=Q.[rad] の点で静止した。 cos2をMとmで表せ。 0 0 とする。

II(2)で、θ＝πの場合についてαの範囲の求め方で腑に落ちない部分があります。 解答では｢II(オ)と⑦より√2-1<α<√2 ･･･⑨｣ となっていますが、II(エ)より転回軌道の実現条件にx₀<L/2があるので、これとII(1)①式からα<1 が出てきて、√2-1<... Read More

Ⅱ 次に、 図1-3に示す実験を考える。 原子核 X 座標原点に, 初速0で次々 と注入する。 ここではx≧0の領域だけに, x軸正の向きの一様な電場Eがか けられており,Xはx軸に沿って加速していく。 x=Lには検出器があり, 原 子核の運動エネルギーと電気量, 質量を測ることができる。 電場Eは, E= 2miaとなるように調整されている。ここでv は,設問1(3)におけるA qL の速さ(図1-1参照) であり、 定数である。 X の一部は検出器に入る前に様々な地点で分裂し, AとBを放つ。 原子核の 運動する面をxy 平面にとり, 以下では紙面垂直方向の速度は0とする。 分裂時 のXと同じ速さでx軸に沿って運動する観測者の系をX 静止系と呼ぶ。 X 静止 系では, 分裂直後にAは速さで全ての方向に等しい確率で飛び出す。 X 静止 系での分裂直後のAの速度ベクトルが, x軸となす角度を0 とする。 このと き 分裂直後のX静止系でのAの方向の速度は A COS 。 と表せる。 以下の設 問に答えよ。 x < 0 *≥0 E=0 2 mv E= qL 電場: 原子核 A 検出器 (1) 図1-3にあるように, Xの分裂で生じたAの中には, 一度検出器から遠 ざかる方向に飛んだ後、 転回して検出器に入るものがある。 このような軌道を 転回軌道と呼ぶ。 Aが転回軌道をたどった上で, 検出器に入射する条件を求め よう。 以下の文の ア から カ に入る式を答えよ。 以下の文中で 指定された文字に加え, L, vAの中から必要なものを用いよ。 分裂時のXの検出器に対する速さを αVA と表すと, 分裂地点 x の関数とし てα= ア と書ける。 また, 注入されてからx まで移動する時間は, x の代わりに を用いて, イ と表せる。 転回軌道に入るためには, A の初速度の成分は負である必要があるので, 00 に対して, αで表せる条件, cos 8 < ウ が得られる。 この条件か ら, そもそも x > I では転回軌道が実現しないことがわかる。 Aが 後方に飛んだ場合, x0 の領域に入ると, 検出器に到達することはない。 これを避けるための条件は, αを用いて cos 0 > オ と表せる。 x0 > カ のときには,Aは0。 によらずx<0の領域に入ることはな い。 質量4 電気量 24 加速 転回軌道 原子核X x=0 x=x o 注入地点 初速ゼロ 分裂地点 原子核 B 分裂 図1-1 質量 電気量 質量3 電気量 図1-3 x=L (2) 検出器に入ったAのうち, 検出器のx軸上の点で検出されたものだけに着 目する。 測定される運動エネルギーの取りうる範囲をm, UA を用いて表せ。 (3) X の注入を繰り返し、 十分多数のAが検出された。 検出されたAのうち, 運動エネルギーがmi よりも小さい原子核の数の割合は, Xの半減期Tが L VA と比べてはるかに短い場合と, 逆にはるかに長い場合で, どちらが多くな ると期待されるか, 理由と共に答えよ。