この問題の(6)だけ解説をお願いします🙇 計算ミスなのか解き方が違うのかで答えが変になっちゃいました

2 自由落下をしている物体がある。自由落下を始めた時刻をt=0s,その地点を 原点とし、 鉛直下向きを正の向きとしてy軸をとった。 重力加速度の大きさを 9.8m/s"として、次の問いに答えよ。 (1) 3.0秒後の速度は何m/sか。 (2)4.0秒後の原点からの変位は何m か。 (3) 落下を始めた地点から44.1m下の地点を通過するのは,自由落下を始めてか ら何秒後か。 (4) 速度が 14.7m/s になるのは,物体が自由落下を始めてから何秒後か。 (5)落下を始めた地点から40m下の地点を通過するときの速度は何m/sか。 (6) 速度が 8.0m/sになるのは,落下を始めた地点から何m下の地点を通過すると きか。

（2） 投げた時に初速度があるのに自由落下として考えていいのはなぜですか？ 壁に衝突前後で鉛直方向の速さが変化しないというのはわかるのですが、それでも投げた時に初速度があるから鉛直投げ下ろしで考えないといけないんじゃないんですか？ 解説をお願いします🙇‍♀️

第1章力学 問題 24 固定面との衝突 図のように,質量m 〔kg) の小球を水平な床の鉛直 上方h 〔m〕の位置から, ([m) 離れたなめらかで鉛直な 壁に向かって、壁に垂直な水平方向に初速度v 〔m/s) で投げたところ, 小球は壁に当たってはね返り, 床に 落下した。 小球と壁との間の反発係数(はね返り係数) をeとし,重力加速度の大きさをg〔m/s2) とする。 (I) 小球を投げてから壁に当たるまでの時間はいくら か。 小球を投げてから落下点に到達するまでの時間は いくらか。 (3) 壁から落下点までの水平距離はいくらか。 物理 衝突によって鉛直方向 (壁に平行な方向) の速度成分は変化しないので 鉛 直方向では壁に当たる前と後に分ける必要はない。 求める時間をた〔s〕とす ると,距離〔m〕の自由落下と考えて、 1 h = 29t22 よって,t= 2h -[s] g [s]である。この (3) 壁に当たってから落下点に到達するまでの時間は 間 水平方向には右向きに速度 ev [m/s] の等速度運動をするので、 求める 水平距離 x[m] は, 2h x=ev(tz-t) = ev [[m] wg v (4) 小球が壁から受けた力積は, 垂直抗力によるものである。 (4) 小球が壁から受けた力積の大きさはいくらか。 Pointe <愛知工業大 〉 物体が受けた力積の求め方には,次の2つがある。 (i) (物体が受けた力) × (力を受けた時間) (解説) (I) 小球を投げてから壁に当たるまでの間, 水平方向には左向 きに速度v [m/s] の等速度運動をするので,求める時間を 物体が受けた力積 t] 〔s] とすると, 01 = vt₁ よって, =- (s) ひ (2) 壁に衝突することで, 速度がどのように変化するか を考えよう。 壁はなめらかなので, 壁と接触している 間に壁から受ける力は、垂直抗力のみである。 そのた め,壁に平行な方向の速度成分 (右図のvy) は変化せず, 壁に垂直な方向の速度成分 (右図のvx) は変化する。 反 発係数をeとすると,次のようにまとめられる。 vx なめらかな壁 Vy → 垂直抗力 evx (ii) 受けた力の方向の物体の運動量変化 この問題では、壁と接触している時間がわからないので, (i)では求められ ない。 (ii) 運動量変化で求めよう。 水平右向きを正として、水平方向の運動量 ま 変化より 内系材(小球が壁から受けた力積)= m.ev-m(-v) 運動量変化 =(1+e)mv〔N・s〕 注 反発係数eの値の範囲は0≦e≦1であり, e=1の衝突を弾性衝突(または完全 弾性衝突), 0e<1の衝突を非弾性衝突, e=0の衝突を完全非弾性衝突という。 toder Vy Point なめらかな壁に反発係数eの衝突をするとき, ・壁に平行な方向 壁に垂直な方向 52 52 速度成分は変化しない。 ・速度成分は向きが逆に,大きさが倍になる。 (1) (8) (2) 2 (s) 2h 12h (3) ev Ng [[m] ひ g (4)(1+e)mv〔N's〕 5. 力積と運動量

Bに働く力で、なぜ摩擦力がそっちの向きなのかがわかりません。(左向きの力もそもそもないのに) 次に、Aの方で、Bの摩擦力が逆向きで書いてあるのはなんでなんですか？(関係ないのではないでしょうか)

[18] 図のように, 水平でなめらかな床上に置かれた板 A (質量ma [kg]) の上面に, 物体B(質量mg 〔kg) がのっ ている。 Aに大きさ F[N] の水平な力を, 図のように 右向きに加え続けたところ, BがAの上面ですべりな がら,A,Bともに運動した。 AとBとの間の動摩擦 ・正の向き B 係数をμ', 重力加速度の大きさを g [m/s2] とし, 図の右向きを正とする。 (1)Bにはたらく摩擦力の向きを答えよ。 (2)B の床に対する加速度 αB 〔m/s2] を求めよ。 (3) A の床に対する加速度 α 〔m/s2] を求めよ。 F-μ'mg 解答 (1) 正の向き (右向き) (2) μ'g [m/s2] (3) [m/s2] MA (解説) 正の 4B 向き 正の Aが床面から受ける垂直抗力の大きさを NA 〔N〕, BがAから受ける垂直抗力の大きさを NB[N] とす る。BにはたらくNBとAにはたらく NB は,作用 反作用の法則より, 大きさは等しく向きは反対であ る。AとBの間の動摩擦力の大きさはμ'NB[N] で ある。 B にはたらくμ'NBとAにはたらくμ'NB と は、作用反作用の法則より, 大きさは等しく向きは 反対である。 (1) Aは運動を妨げる向き, つまり負の向き (左向 き) に動摩擦力を受ける。 よって, Bはそれとは 反対向き, つまり正の向き (右向き) に動摩擦力 を受ける (2)Bにはたらく力について考える。 水平方向の運 Bにはたらく力 B NR m Bg Aにはたらく力 μ'N NBmag 動方程式は mBaB=μ'NB ...... ① 鉛直方向の力のつりあいより NB-mbg=0 ....... 2 A の水平方向の運動方程式は max=F-μ'NB ②式より NB=mgg これを①式に代入して mag=μ'meg

A、Bのおもりで、同じ次元で考えているのに、どっちが正で、どっちが負というふうにわけてもいいのはなんでなんでしょうか？

11 軽い定滑車に軽い糸をかけ,その両端に質量がそれぞれ ma, mB [kg] (mm) のおもり A, B をつけて静かに手をはなす。 重力加速度の大 きさを g 〔m/s2] とする。 (1) おもりの加速度の大きさ a 〔m/s2] を求めよ。 (2)糸がおもりを引く力の大きさ T [N] を求めよ。 解答 (1) ma-meg[m/s2] 2m AMB (2) -g [N] ma+mB ma+mB (解説) A B (1)m>m なので, おもり A は下降し, Bは上昇する。 糸が A を引く力とBを引く力の大きさは,同じである。 A,B にはたらく力は図のようになる。 A については鉛直方向下向きを正, B については鉛直方 向上向きを正とする。 A,B それぞれの運動方程式は次のようになる。 A:maa=mag-T 正の 向き a↑ meg 正の T 向き A Imag B:mpa=T-mg ①式+ ② 式より (ma+mz)a=(ma-m)g よって a= ma-msg[m/s2] ma+mB (2) ②式xm-①式×m より 0=-2mmBg+(ma+mB)T 2m AMB よってT= ma+mB -g [N]

ここの問題でいちいちTとおいているんですが、Tって結局Bの重さなので値出してしまうといけないのでしょうか？

|10| 図のように,質量が0.20kg と 0.30kgの小球 A, B を軽い糸でつな ぎ,Aを大きさ 7.0 Nの力で鉛直上向きに引き上げた。 重力加速度の大 7.0 N きさを 9.8m/s2 とする。 A (1) A,Bの加速度の大きさ a 〔m/s2] を求めよ。 糸 B (2) 糸がBを引く力の大きさ T [N] を求めよ。 解答 (1) 4.2m/s2 (2) 4.2N 解説 (1) 糸がAを引く力とBを引く力は,同じ大きさで逆 向きとなる。 A, B にはたらく力は図のようになる。 鉛直上向きを正の向きとすると, A, B それぞれの運 動方程式は A: 0.20xa=7.0-0.20×9.8-T B: 0.30xa = T-0.30×9.8 正の 向き 7.0 N aÛ A T TA ② 0.20 x 9.8N ① 式 + ② 式 より 0.50 x a = 2.1 よって a=4.2m/s2 B 0.30×9.8N (2) ②式に a=4.2m/s 2 を代入して T=4.2N

なぜ、Ncは内側に向かっての矢印なんですか？

必解 47. <鉛直面内の円運動〉 図1に示すように、 大きさを無視できる質量 mの小球が,高さんの地点から初速度 0 でレー ル上をなめらかにすべり下り,鉛直面内にある 半径1の円軌道上を運動する。 重力加速度の大 きさを とする。 また, レールの太さ, レール との摩擦,空気抵抗は無視できるものとする。 次の(1)~(3)について,g,h, rのうち必要な記 号を用いて答えよ。 (1)最初に点Aを通過するときの小球の速さを求めよ。 m D B 図1 A (2) 小球がレールにそって点 B, C, D を通過して、 再び点Aになめらかに到達した。このと き,円軌道の最高点Cにおける小球の速さを求めよ。 (3)小球がレールから離れずに,円軌道を1周するために必要な高さんの最小値を求めよ。 次に,小球が円運動中にレール上から離れる 場合,すなわち, 高さんくん とした場合の運 動を考える。このとき図2のように, 小球は点 Eにおいて円軌道から離れ,レールとは衝突せ ずに放物運動を続ける。 そのときのなす角を 80°<890°) とする。 次の(4)~(6)について, 9,0のうち必要な記号を用いて答えよ。 C D ・B 図2 A

わかりません💦教えてください🙇

必解 45. 〈円錐振り子〉 図1のように,質量mのおもりを,長さの軽くて伸びな ひもの一端につけ、もう一端を,鉛直方向を向いている天 頂角20のなめらかな円錐面の頂点に固定した。 重力加速度 の大きさをgとし、次のア~カに当てはまる解答 を0,g,m, lrを使って表せ。 ただしオカの解 答ではは使ってはいけない。 図1のように、円錐面上でおもりに角速度で円運動をさ せた。ωを大きくしていって, w2=アになると,円錐 面からおもりが受ける抗力は0になる。 このとき, ひもの張 力はイになっている。 それ以上の角速度では,おもり は円錐面から離れた状態で円運動を行う。 図 1 m 次に,ひもの代わりに, 自然の長さが1でばね定数が mg m 図2 のばねを使って、 図2のように円錐面上でおもりに円運動を させた。そのときのばねの長さを とすると,角速度 ω は 2=ウで与えられる。 また, 円錐面からおもりが受け る抗力はエになっている。 角速度 ω を大きくしていくとばねの伸びは大きくなってい きばねの長さがオになったときに円錐面からおもりが受ける抗力は0になること がわかる。また,そのときの角速度は2カで与えられる。 それ以上の角速度で は、おもりは円錐面から離れた状態で円運動を行うことになる。 〔上智大]

青線の所がよく分からないのですがどなたか解説お願いします🙇‍♂️

チェック問題 1 鉛直投げ上げ運動 3分 右図のように, ボールを真上に初速度 39.2m/sで投げ上げた。 軸 x[m] g=9.8m/s2 重力加速度を9.8m/s2とする。 次の値を 求めよ。 ひ。 =39.2m/s (1) 時刻 t 〔s]での速度v [m/s]と座標 x [m] 0m t=0s (2) 最高点の時刻t]〔s〕 と座標 x] 〔m〕 (3)投げたところに再び戻る時刻 〔S〕 解説 (1)《等加速度運動の解法》 (p.21)で解く。 Step 1 x 軸はすでに与えられている(原点は地面, 上向き正)。 Step 2 初期位置 Xo 0 初速度 39.2 加速度 a -9.8 軸の向きで加速度の符号 が決まるので,はっきり させる必要があるんだ。 軸の正と逆向き Step3 等速度運動の [公式ア (p.17,18) より, 軸x v=39.2+(-9.8)t… ① 谷 最高点で, 谷 v=0 t=t₁ 1 x=0+39.2t+= (-9.8)t... ② 2 xはあくまでも座標だよ! 移動距離じゃないよ。 (2) 最高点とは,上下方向の運動が一瞬止まる点なの で,①の式にv=0, t=hを代入して, 39.2-9.8t=0 したがって, 左=4s.... | また,このときの座標 x=x1 は,②式より, x=39.2×4-4.9×42=78.4m... 答 (3) 戻るとは座標 x=0にくることなので, ②式より, 0=39.2tz-4.9×2=0 は除外 X1 よって, t=8s･･････笞 別解 対称性より,た=2xt=2×4=8s･････簪 0 -t=t₂ 戻るとき, x=0

（カ）がわかりません💦 教えてくださいお願いします🙇

必解 39. 〈小球と斜面との衝突〉 <! 次のアからサ に適当な式を入れ, 問いに答えよ。 ただ し、重力加速度の大きさをgとし、空気抵抗はないものとする。 図のように質量mの小球が自由落下し、傾き角0 質量 Ka (0° 8 <45°) のなめらかな斜面に上から衝突した。 衝突直前の 小球の速さを”とする。 衝突の際, 斜面は動かなかった。 〔A〕 衝突直前の小球の速度の斜面に平行な成分の大きさを0を用いて表すとア であり、斜面に垂直な成分の大きさはイである。 衝突後,小球は速さで水平に飛んだ。 衝突の前後で小球の速度の斜面に平行な成分 の大きさは変化しないが,このことをv, 0, 0 を用いて式で表すとウとなる。この 関係からをひとを用いて表すとエとなる。また。 衝突直後の速度の斜面に垂 直な成分の大きさは,と0を用いて表すとオとなる。この成分の大きさは斜面と 小球の反発係数をeとすると,e, v, 9を用いてカと表される。(オ), (カ)が等しいこと から”をe, v,0を用いて表すとキとなる。 以上から(エ),(キ)が等しいとおくことに より,反発係数eは0を用いてと表されることがわかる。 (1)この衝突で斜面が小球に与えた力積の大きさをm, v,0を用いて表せ。 〔B〕 最初の衝突をした時刻を0として、時刻に小球は斜面と点Pで2回目の衝突をした。 最初の衝突で水平に速さではねかえった小球が、時間を経過する間に進む水平方向の 距離 Zx,鉛直下向きに進む距離lyをg, 0, の中から必要なものを用いて表すと ケムコとなる。2=t =tan の関係が成りたっているので、(エ),(ケ), (コ)の結 lx 果を使ってをg, v0 を用いて表すとサとなる。 (2) 図のように, 点Pで衝突する直前の小球の速度の向きが水平となす角をとしたとき, tanaを0を用いて表せ。

20番で、なぜ少数第1位までしか求めないのですか？

例題 提出期限を守って 番号 列題9 診断 22 熱 IP 23 24 E ( ( 25 h 1速 位置及び速度のようすを最もよく表した図を右図の(ア) 19 自由落下 ① 時刻 0sにおいて地面からの高さがんの点 から小石を自由落下させたら, 時刻tに地面に達した。 地面 に達する直前の速度はひであった。 時刻 0 tにおける 22 4 2 V 25 2球の衝 から 1.0秒 つの小球は の大きさを O (工)から選び、記号で答えよ。 10 10 V V 変 速 20 自由落下 ② 地面からの高さが78.4mのビルの屋上から、小石を自由落下させた。 (1)Bを (2) 2つの (3) 衝突し 物理 26 水平投 一定時間 長さを d (1) 時間 重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 (1)小石が地面に達するのは、落下を始めてから何秒後か。 (2) 地面に達する直前の小石の速さは何m/sか。 (3) 小石がビルの半分の高さの点を通過するのは、落下を始めてから何秒後か。 21 自由落下と鉛直投げ下ろし 地面からの高さが19.6mの位置から小球Aを自由 落下させ,その10秒後に小球Bをある初速度で鉛直下向きに投げ下ろした。 重力加 速度の大きさを9.8m/s2 とする。 (1) Aが落下を始めてから地面に達するまでの時間は何秒か。 (2)Aと同時にBが地面に到達するには,Bの初速度をいくら ればよいか。 分析 22 鉛直投げ上げのu-tグラフ 右図は t=0とした- 0 大きさをと 13 上に投げ上げた 向きを正,重 (1) 図中の (2) 中 を用いて表せ 面積を No, 小石 作図 (2) 小球 で (3) 物 27 水平 2.0秒程 45°の角 とする