4番について質問したいです。 これの答えがイになる理由がわかりません。鉛直方向で考えると，自由落下の運動と同じになるのではないかと思ったからです。解説の書いてあることもあまりピンときてません。 どこから考え方が違うのか，どう違うのかを教えて欲しいです。

よって 36 ゆえに '=6.0rad/s 基本例題 12 慣性力 •53,54,55,56 解説動画 一定の大きさの加速度αで進行中の電車の天井から 質量mのおもりを糸でつるした。 電車内の人には,糸 が鉛直方向から角度0傾いて静止しているように見え た。重力加速度の大きさをgとする。 (1) 電車の加速度の向きは右向きか左向きのどちらか。 (2) tan の値を求めよ。 (3) 糸がおもりを引く力の大きさSをm,g, a を用いて表せ。 ア 人 (4) 突然糸が切れた。 電車内の人から見ると, おもりの軌道はア〜ウのいずれか。 指針 電車に乗った観測者から見ると, おもりには慣性力がはたらいているように見える。その 向きは,電車の加速度の向きと反対である。 解答 (1) 糸の傾きより慣 糸が引く力 性力の向きは右 Scos e 向きである。 よ って,加速度の 向きは左向き。 (2) 電車内の人から 見ると, 重力, SA 0: 慣性力 水平方向: Ssino-ma=0 鉛直方向: Scos0-mg=0 ①,②式より tan0 ・① sin a coso g ma Ssine 重力 mg 糸が引く力, 慣性力の3力がつりあ っているように見える。 力のつりあ いより (3) 糸が引く力の大きさは三平方の定理より S=√(mg)2+(ma)2=m√g2+a (4) 電車内の人から見ると, おもりは重力と 慣性力を受けて運動するように見える。 したがって, それらの合力の向きに, 等加 速度直線運動を行う。 よってイ

(2)どうしてma=μ’mg-kxになるのですか？ ma=kx-μ’mgではダメなのですか？

実戦 基礎問 31 粗い水平面上の単振動 図のように、摩擦のある水平な床の上に質量m の小物体Aを置き, 自然長Lの軽いばねの一端を取 り付ける。 ばねの他端はばねが水平となるように壁 平右向きに軸をとる。 小物体Aを位置 x=xo (0<x<L) で静かに た。 小物体Aはx軸負の向きに動き出し, Aを放した時刻を0とすると、 に固定する。 また, ばねが自然長のときの小物体Aの位置をx=0とし、 まで達したところで運動の向きが反転し まで達したところで 刻t=t に位置 x=x1 の向きに運動を始め, 時刻 t=t に位置 r=I2 た。ばねのばね定数をた。重力加速度の大きさを、床と小物体の 止摩擦係数をμ,動摩擦係数をμ'として, 以下の問いに答えよ。 (1) 静かに放したときに小物体Aが動き出すための x の条件を求めよ。 (2)位置および時刻を求めよ。 (2) 位置におい 小物体Aの加速 m よって, α- これより 小 単振動 (の一 また、xo か (3) 単振動の (3) 時刻 t=0 から t=tの間で, 小物体Aの速さの最大値を求めよ。 (4) 小物体 (4) 位置 2 を求めよ。 4月 EE 講 Aの加速 (大阪府大 ●粗い床上の単振動 粗い床上を単振動する物体に働く動 力は、往路と復路で向きが逆向きとなり,単振動の中心が る。このことから,運動方程式をそれぞれの場合について立てて考える がある。 ●着眼点 1. 粗い床上の単振動 よって, (2) 中心は [別解] 往路復路でそれぞれ運動方程式を立てる。 でき 2. 弾性力の他に動摩擦力など一定の力が働く単振動 鉛直ばね振り子と同様に考える。(→参照p.62) 3.動摩擦力 (非保存力)が働いていても単振動の力学的エネルギー保 法則を用いることができる。 (→参照 p.68) 解説 (1) 小物体が動き出すためには, ばねの力の大きさkoが最大学 力の大きさμmgを越えていればよいから, す Xo kxo>μmg よって、 > μmg k

(1)自分はバネの縮みが5d−xだと思ったのですが、何故バネの縮みは2d−xになるのですか？

実戦 基礎問 GA 32 ばね振り子と物体の離れる条件 IC 物理 図のように、ばね定数んの軽いばねを円筒の中に入れ,そ の上に質量mの板Aを取り付け、その上に質量mの物体B を静かにのせたところ, ばねが2dだけ縮んでつりあった。 次に,板 A, 物体Bをさらに3dだけ押し込み静かに放すと, しばらく一体となって運動した後, BはAから離れた。 つり m あいの位置を原点とし、 鉛直上向きにx軸をとる。 円筒の内面はなめらかで あるとし, 重力加速度の大きさをg として,以下の問いに答えよ。 (1)板 A, 物体Bが一体となって運動しているときのBがAから受ける垂直 抗力の大きさNを,dを用いて, Aの位置の関数で表せ。 (2) 物体Bが板Aから離れる位置をdを用いて求めよ。 (3) 物体Bが板Aから離れるときのA,Bの速さを求めよ。 (神奈川工大 改) 着

解説のABの電荷から出ている矢印がなぜこの向きなるのか分かりません

点 【解説】 第1問 小問集合 ばねaとばねbのばね定数をそれぞれka, k とする。 a と 今はともに自然長からしだけ伸びているので、おもりAとBの それぞれの力のつり合い式は以下のようになる。 kad=mg, k₁d=2mg AとBの単振動の周期をTA, TB とすると, ばね振り子の周期 これらより, a に対するbのばね定数の比は、2となる。 2m ka 【ポイント】 公式より、T=2= 2 である。以上より, ばね振り子の周期 m TB 2ka T: 周期 問2 帯電体Aは正電荷, 帯電体Bは負電荷なので,いずれも点 の答③ ばね定数の 質量 0につくる電場の向きはAからBの向きである。AとBの電気 量の大きさ Qが等しく,AOとBOの距離もRで等しい。 がって,AとBがそれぞれ点0につくる電場の強さ EA, EBは 等しく,点電荷による電場の公式より,E=EQとなる。 点電荷による電場を 以上より, AとBが点0につくる電場は, それぞれの電場を合 成して,A から B の向きへ強さ 2kQとなる。 R2 R2 また, 一様な電場からAには左向きに, B には右向きに静電気 力がはたらくことになる。 よって, 一様な電場をかけた直後、リ ングは反時計回りに回転しはじめた。 ジ E=kQ 電気量 Qの点電荷から距離離れて いる点の電場の強さ 22 : クーロンの法則の比例定数 電場の向きは Q0 のとき電荷から 遠ざかる向き, Q <0 のとき電荷に近づ く向き。 一様な電場から +Q 受ける静電気力+Q A リング A 回転をはじめる方向 R EA EB B 一様な電場 B -Q 一様な電場から 受ける静電気力 2 の答 ① 3の答③ 変化を圧力と体積の関係を表すグラ A.Bの向き(?)

なぜ途中で振り子の糸の長さを変えても、写真のように糸の長さを変える前と同じ高さまで戻ってきますか

A 支点 B点で糸の長さが 変わる。 C A点と 同じ 高さ

力学の問題です。三次元座標に入ってから意味がわからなくてこの問題も正解がわかりません。答えも配られないので誰かわかる方解説お願いします🙇

問題 3次元中の振り子の運動を考える (図1). ひもの端点を原点Oに固定し, 他端におもりを 取り付ける. 図2のように動径r と偏角を用いた3次元極座標系を導入すると, 直交座標 (x,y,z)はそれぞれ, 極座標 (r,,) をもちいて x=rsincos y=rsin sin o, z=rcose で与えられる.このとき, 加速度ベクトルは極座標系において 〒= (i-ru2-ro2 sin'yer + (ri + 2ry - rj2 sincosy) e + (rΦsiny + 2rΦsiny+2rupcosy) e (1) (2) で与えられる. おもりの質量をm, ひもの長さを1, 重力加速度をg, ひもの張力をSとする. 運動中, ひもがたわむことはなかった. 以下の問いに答えよ. 1. おもりは重力とひもの張力を受けて運動する. おもりが満たす運動方程式を3次元極座 標で書け. 2.A = sin2 なる量を考える. この運動においてAが保存する (つまり時間変化しない) ことを運動方程式の成分から示せ. 導出の過程も記すこと. 図1 X 0=Q X OP=r P ・P P 図2

単振動のエネルギーの問題でどうして赤丸のように表せるのでしょうか？

7 向きに始 (12 ESS 示して として 21 れる。 つるす F=mg-k(x+xx =-kx する。 長さL〔m] の単振り子の周期 T[s] は, 単振り子 振れが小さいとき, 重力の接線方向の成分を復元力と T=2π1 L (8) g 2 単振動のエネルギー 0復元力による位置エネルギー 質量mの物体が復元力Kx, 角 張力 振動数の単振動をするとき,復元力による位置エネルギーは, 振動の中心 重 1/2=1/12max ...⑨ ... ものをつけ になる 度 V 速度の ②単振動のエネルギー 振動数 f, 振幅Aの単振動をする質量mの物体の単振動の ギーEは,単振動のエネルギー) = (運動エネルギー) + (復元力による位置エネル E=/12m+/12Kx=12m(Aucoswt) +12mw" (Asinot)=1/12ma'A=2mmf-A プロセス 重力加速度の大きさを9.8m/s2として、次の各問に答えよ。 1 周期 0.25s の単振動の振動数はいくらか。また,その角振動数はいくらか。 物体が,変位 x[m]と時刻t[s]との関係がx=0.5sinzt で示される単振動をす t の単振動の振幅 国語 花梨彩 用いて表せ

この問題の見かけの重力加速度はどのように求めたらよいですか？

(3)振り子を月面上で振動させる。ただし、重力加速度の大きさは地球上のとする。 ばね 1倍 単16倍 234 ある長さの糸の先におもりをつけた振り子がある。 これを,等加速度直線運動をしている乗り物の中で, 天 井から静かにつるしたところ、 図のように、 糸と鉛直線 とのなす角は9を保っていた。 この振り子を小さな角度 で振らせたときの周期は, 乗り物が静止しているときの 周期の何倍になるか。 0 文の方 0 見かけの重力加速度 mg COSO mg gr= g で T'= 2πC COGO I - 50040 T LCOSO / 2π V gr g COEO 倍

(2)の後半の｢遠心力が重力より勝っていればたるまない｣から、(遠心力)≧mgという式だと考えたのですが、解答では(張力)≧0となっていてそれが何故か分かりません。θ=180°において張力がある場合下向きに力が働くと思い、だとするとたるんでしまうと考えています。解説お願いします！

チェック問題 2 振り子の円運動 糸の長さ おもりの質量mの振り 子がある。 おもりに最下点で初速度 v を与えた。 標準 6分 (1) 振れの角が0のときの糸の張力T を求めよ。 (2) 糸がたるまずに1周するには vo はいくら以上必要か。 解説 (1) 《円運動の解法》 (p.191) で解く。 STEP 1 中心は点O 2 半径1, 3速さ” M m 45 は未知。 さぁ、どうやって求める? 速さときたらエネルギー。 いまは, 摩擦熱は出てな いから《力学的エネルギー 保存則》 (p.162) ですよ。 ☐ キミの言うとおりだ。 式を立てると, Vo mg 2 = mvo -m² + mg/l(1-cos 0 ) 遠心力 図 a よって、v=√vo2-2gl(1-cose) STEP 「回る人」から見て,遠心力 m を作図 STEP 3 重力を半径, 接線方向に分解しよう。 ここで糸は伸び縮みしない ね。このことから,半径方向には確実に力のつり合いが成り立つので, v² T T = mg cos0 + v² ② mT ②に①を代入すると, Vo 2 - T=m + g(3 cosa - 2)} ...... CS CamScanner でスキャン 第15章円運動 | 193

物理　円運動と万有引力 緑で囲ってある2がなぜつくのか教えてください。

これを解くと 類題 17 ばね定数ん [N/m] の軽いばねの一端に, 質量m[kg]の小球をつけた塩 (1) 小球がつりあいの位置で静止しているときのばねの伸びxo [m]を求め り子を鉛直につるした。重力加速度の大きさをg[m/s] とする。 よ。 (2) ばねの伸びを 3x [m] にし, 手を静かにはなしたところ, 小球は単振 動を始めた。このとき,単振動の振幅 A[m], 周期 T[s], 速さの最 大値v[m/s]を,k,m,g で表せ。 円周率を”とする。 ヒント ばね振り子では,つりあいの位置が振動の中心となる。単振動の振幅は,手を 静かにはなしたときの小球の位置で決まる。 25 25