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Physics Senior High

なぜ引き合うとしているのですか。逆で考えた場合符号が違い答えが間違ってしまいます。

53.く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 い物体A,Bを通した。 物体Aには, ばね定数んの軽いばねをつけ, ばねの他端は棒のO端に固定した。ばねは OP 方向のみに伸縮し,棒 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 x=0- 物体B 接着剤 物体A 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d 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d 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, b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。 図 (6) Tをxの関数として, -3d≦x≦ とする。 の範囲でグラフに描け。 ただし, ここではb>3d 次に,接着剤の接着力が小さく, 物体 A, B間の引きあう力の大きさが mg 以上になると, 物体AとBは離れる場合を考える。ただし,離れる瞬間の前後で,物体AとBの運動エネル ギーや, ばねの弾性エネルギーは変化しないものとする。 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Bは運動の途中 で物体Aから離れた。 (7)運動の途中で物体Bが物体Aから離れるためには,bはある値 6 以上でなければならな い。 bı を,m, k, g を用いて表せ。 (8) 物体Bが物体Aから離れた瞬間の物体Bの速さを,m,k,g. 6 を用いて表せ。

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Physics Senior High

式の立て方はわかるのですが、どうして振動の中心が変わるのかわかりません。教えて頂きたいです🙇

52. <あらい面上で振動する物体の運動〉 ばね定数 質量m 図のように, 水平なあらい床の上に質量mの物 体が置かれている。 物体はばね定数んのばねで壁と つながっている。 右向きにx軸をとり, ばねが自然 の長さのときの物体の位置を原点とする。 次の問い に答えよ。 ただし, 重力加速度の大きさをgとする。 物体を原点より右側で静かにはなす実験を行った。物体を位置 d(> 0) より左側ではなす とそのまま静止していたが,右側ではなすと動きだした。 (1) 物体と床の間の静止摩擦係数μを求めよ。 0 x 物体を位置 x(>d) から静かにはなすと, 物体は左向きに動きだした。 その後, 物体の速 さは位置 x1 (<-d)で初めて0となった。 (2) 物体と床の間の動摩擦係数μ' を求めよ。 (3)物体の加速度をαとして,左向きに運動している物体の位置xでの運動方程式を示せ。 (4) 物体が x から x1 に移動するまでにかかった時間を求めよ。 (5)xo から x1 に移動する間で, 物体の速さが最大となるときの位置と速さを求めよ。 その後, 物体は右向きに動きだし, ある位置 (>d) で再び速さが0となった。 (6)x1 から再び速さが0となった位置に移動する間で, 物体の速さが最大となるときの位置 を求めよ。 (7) 物体の速さが再び0となった位置 x2 を x と x1 を用いて表せ。

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Science Junior High

問2 力 (2)(b)答え:40kg ・(3)答え:350N.・(4)答え:ア ですが、解説がなくどうしてこの答えになるかわかりません。解説よろしくお願いします;;

問2 次にAさんとBさんは図3のような装置を使って自分の体を浮かせるための条件 を調べる実験を行った。 この装置には、軽くてなめらかな定滑車に軽い網を通し、そ の一端に軽いロープにつながれた重さ10kgの板をつり下げている。 また.この板は床 に置いた大きなはかりの上に載っている。 体重60kgのAさんがこの板に乗り、 綱の他 端を引いて自分の体を板ごと浮かそうと実験している。 次の(1)~(4)に答えなさい。 図3 Aさん 板 はかり (1) Aさんが網から手を放しているときはかりにはAさんの体重と板を合わせた重さが加わる。 このとき, はかりは何kgの値になっているか。 (2) Aさんは綱を15kg相当の力で引いているとき, 板は地面から離れなかった。 このときの様子を見ていたB さんがAさんと板には次の①~⑦の力がはたらいていると考えた。次の (a)~(c) に答えなさい。 ① Aさんにはたらく重力 ② Aさんが綱から受ける力 ③ Aさんが板から受ける垂直抗力 ④ 板にはたらく重力 (5 板がAさんから受ける垂直抗力 6 板がはかりから受ける垂直抗力 ⑦ 板がロープから受ける力 (a) Aさんが板から受ける垂直抗力は何Nの力か。 ○(b)はかりは何kgの値になっているか (c) 作用・反作用の関係にある力の組み合わせとして適当なものを ①〜⑦から選び, 記号で答えなさい。 (3) Aさんが綱を引く力を徐々に大きくしていくと,やがてAさんは板ごとはかりから浮き上がった。こうな るためには何Nの力で引けばよいか。 (4)Aさんは自分一人を浮かせることに成功したため, Aさんは板に乗ったままBさん (48kg), Cさん (56kg), Dさん (62kg) を一人ずつ乗せて,同じようにAさんが綱を引いて乗せた人と共に板ごと浮き上がることが できるかを確かめた。 答えとして適当な選択肢を次のア~エから1つ選び, 記号で答えなさい。 ア Aさんと一緒にBさんが乗ったときだけ浮き上がった。 イ Aさんと一緒にBさんもしくはCさんが乗ったときに浮き上がり, Dさんのときは浮き上がらなかった。 ウ Aさんと一緒に3人の誰が乗っても浮き上がった。 エ Aさんと一緒に3人の誰が乗っても浮き上がらなかった。

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Science Junior High

問(3)の答えになる理由が分かりません 答えは「1倍」らしいです

7 物体にはたらく力と物体のもつエネルギーについて、質量200gの直方体を用いて次の実験を行った。 あとの問いに答えよ。 ただし, 質量 100gの物体にはたらく重力の大きさを1.0Nとする。 〔実験1〕 図1の直方体の底面(面積10cm²)を下にしてスポンジにのせたところ、 図2のようにスポンジがへこんだ状態 で静止した。 〔実験2] 直方体の上面に2本の糸を取り付け、図3のように糸に角度をつけて引っ張ったところ, スポンジのへこみが小 さくなった。 このとき、 直方体が2本の糸から受ける力の合力の大きさは1.ONであった。 〔実験3〕 図3の状態から, 2本の糸の間の角度を小さくして引き上げ, 図4のような糸の角度で直方体をスポンジから離 して静止させた。 なお, 図3と図4の方眼のマス目は, 1目盛りが0.50Nである。 図3 図4 糸 図 1 質量200g の直方体 ・底面 図2 直方体 スポンジ 糸 問(1) 実験1で, 直方体の底面がスポンジから受ける圧力は何 Pa か求めよ。 (2)実験2, 直方体がスポンジから受ける垂直抗力の大きさは何Nか求めよ。 (3) 図3の1本の糸が直方体を引く力に対して, 図4の1本の糸が直方体を引く力の大きさは何倍になるか求めよ。 ◇M9 (090-40)

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Physics Senior High

熱気球って外気温が低いほど気球内部の気体との温度差がつきやすいから浮かび上がりやすいと聞いたのですが、この問題だと温度差が小さい方が浮かび上がりやすいと言っています。どういうことですか?問の8番です。

3 内部の空気が太陽光で温められて膨張することで浮かび上がる風船を,ソー ラーバルーンと呼ぶ。 ソーラーバルーンの仕組みを、次のような理想的な状況に 基づいて考える。 質量の無視できる薄いゴム膜でできた風船に,質量 M [kg] の箱を接続した装 置を考える。 風船と箱の接続部分の質量は無視できるものとする。 ゴム膜は断熱 材でできているが, 風船内部の気体の温度は外部から上げることができる。 この 装置を、温度T [K] で圧力 [Pa] の大気中に置く。 温度T の空気の密度を 〔kg/m²)とする。 図の左側のように, 風船に,温度T で密度』の空気を封入 したところ,風船内部の空気の体積が Vo〔m ] となり、気球は地上で静止した。 ただし,気球とは,風船内部の空気と装置を合わせたものとする。 P V,T Vo. To f Ite Po. To M 地面 Pos To M 地面 以下の問いを通じて, ゴム膜は自由に伸びるが,風船内部の空気は封入された ままとし,風船内外の空気の圧力は常に等しいとする。 箱自体, 風船と箱の接続 部分、ゴム膜自体の体積は無視できるものとして、風船内部の空気の体積を気球 の体積と考えることとする。 空気は理想気体とみなせるものとし、 気体定数を R[J/ (mol・K)], 重力加速度の大きさをg〔m/s'〕として、以下の問いに答えよ。 問1 風船内部の空気の物質量を [mol] とする。 風船内部の空気の体が Vo であるとき,風船内部の空気の状態方程式を示せ。

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