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Physics Senior High

問5で、台車から手を離した位置を基準にしているのに−mgAsin30°となっているのはなぜですか??

千葉大理系前期 2023年度 物理 31 図のように、傾きの角30°のなめらかな斜面上に質量mの台車が置かれ, そ の台車には軽く伸び縮みしない糸の一端が取り付けられている。 その糸のもう一 端は、斜面の上端に固定された定滑車と床と軽いばねでつながれた動滑車を介 して、天井に取り付けられている。 なお, 台車, 定滑車,動滑車,糸は,すべて 同一の鉛直面内にあり, 台車から定滑車までの糸は斜面と平行, 定滑車から動滑 車および動滑車から天井までの糸は鉛直で, 糸がたるむことはないものとする。 また、2つの滑車は軽く、なめらかに回るものとする。 台車が静止しているときの位置をつり合いの位置とする。図のように,このつ り合いの位置から,斜面の最下点までの距離をLとする。なお,距離L,なら びに、台車から定滑車までの距離は、後述する単振動による台車の振幅に対し て,十分に長いものとする。また,ばね定数をk, 重力加速度の大きさをgとす る。 空気抵抗や摩擦は無視できるものとして、以下の問いに答えなさい。ただ し、解答に用いる物理量を表す記号は,問題文中に与えられているもののみとす る。 a tut | 天井 重力の向き 定滑車 台車 m 食じめに、 ように L 30° 図 0000 動滑車 ばねん 床

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Physics Senior High

問5の力学的エネルギー保存則の、何が台車から手を離した位置の要素で、何が振動の中心の要素なのかがわかりません🙇🏻‍♀️ (個人的には1/2mv^2+1/2kA^2が振動の中心で −mgAsin30°が手を離した位置の要素だと思いました)

千葉 1 千葉大理系前期 図のように 2023年度 物理 31 角30°のなめらかな斜面上に質量m の台車が置かれ, そ の台車には軽く伸び縮みしない糸の一端が取り付けられている。 その糸のもう一 端は斜面の上端に固定された定滑車と, 床と軽いばねでつながれた動滑車を介 して、天井に取り付けられている。 なお、 台車, 定滑車、動滑車, 糸は,すべて 同一の鉛直面内にあり, 台車から定滑車までの糸は斜面と平行, 定滑車から動滑 車および動滑車から天井までの糸は鉛直で, 糸がたるむことはないものとする。 また、2つの滑車は軽く, なめらかに回るものとする。 価 台車が静止しているときの位置をつり合いの位置とする。図のように,このつ り合いの位置から,斜面の最下点までの距離をLとする。なお,距離L.なら びに台車から定滑車までの距離は、後述する単振動による台車の振幅に対し て,十分に長いものとする。また,ばね定数をk, 重力加速度の大きさを gとす る。空気抵抗や摩擦は無視できるものとして、 以下の問いに答えなさい。 ただ し、解答に用いる物理量を表す記号は,問題文中に与えられているもののみとす る。 に その e fi St と 重力の向き 台車 L 30° m 図 ■天井 Grellle 動滑車 ばねん 床 〇問1 つり合いの位置において台車が静止しているときの, 糸が天井を引く力の 大きさを求めなさい。

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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

(6)の距離の求め方教えてください 答えは3cmです

Bを水槽の水に入れたところ、 図1のように, Aはしずみ, Bは水面からBの底面までの距離が2cmで静止した。 4 恵さんは, 水中の物体にはたらく力について実験を行った。 下の(1)~(6) の問いに答えなさ い。 ただし, 100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとし, フックや糸の体積と質量,滑 車の摩擦は考えないものとする。 【実験Ⅰ】 水がしみこまない, 表1のような直方体の物体A, すいそう A B 表1 底面積 [cm] 10 40 【実験Ⅱ】 図2のように, Aをばねばかりにつるして水に入れ, 水面からAの底面までの距離をSとしてばねばかりの値を読 み, 表2にまとめた。 高さ [cm] 質量[g] 4 80 5 30 80 図1 B. フック 水面 【実験ⅢII】 図3のように, 水槽の底に固定した滑車を使ってB につけた糸をばねばかりで引き, 水面からBの底面までの距 離をTとしてばねばかりの値を読み, 表3にまとめた。 12cm 底面 水槽 図2 図3 ばねばかり 一糸 A SI 底面 表2 S [cm] ばねばかり の値[N] 1 2 3 4 5 6 0.7 0.6 0.5 0.4 0.4 0.4 表3 Tcm 4 5 底面 滑車 ばねばかり の値 [N] 2 3 0 0.4 0.8 1.2 1.2 1.2 6 7 図4 (1) 図1について, Bにはたらく重力はどのように表されるか, 図4に 矢印でかきなさい。 ただし, 方眼の1目盛りを0.2Nとする。 底面 (2) 下線部は,変形したばねが,もとにもどろうとする性質を利用した 道具である。 この性質によって生じる力を何というか,書きなさい。 (3)Tが6cmのとき, Bにはたらく浮力の大きさは何Nか, 求めなさい。 (4) 次のうち, Sが4cmのときのAの底面にはたらく水圧の大きさと, Tが4cmのときのBの 底面にはたらく水圧の大きさの比を表しているのはどれか, 1つ選んで記号を書きなさい。 ア 1:41:21:1 エ 2:1 オ 4:1 (5) 表2, 表3をもとに, 恵さんが考えた次の文が正しくなるように, Xにあてはまる内容を 書きなさい。 物体の X が大きくなるほど浮力は大きくなるが, 物体がすべて水に入った 状態では, 物体の X が変わらず, 浮力は変わらない。 (6) 恵さんは, 図5のように, BにAをのせたアと, BにAをつり下 図5 ア げたイを,それぞれ水に入れ、手で支えた。 手を離したところ, ア, イのどちらも水にうき, 水平に静止した。 このとき, 水面からBの 底面までの距離が小さいのはア, イのどちらか, 記号を書きなさい。 また、その距離は何cmか, 求めなさい。 A B

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Science Junior High

(2)②の解き方教えてください 答えは580gです

(2) 明さんは, 動滑車のはたらきを調べるため、 次の実験を行った。 ただし, 100gの物体に はたらく重力の大きさを1Nとし,糸の質量, 糸と滑車の間にはたらく摩擦、糸の伸び縮み は考えないものとする。 【実験】 図 2, 図3の装置のように質量40gの 図2 定滑車や動滑車を使って, 質量500gのおも りを床から10cmの高さまで持ち上げるのに必 要な力の大きさと糸を引いた距離を調べ, 結 果を表にまとめた。 表 図2 図3 力の大きさ [N] 5.0 2.7 糸を引いた距離 [cm] 10 20 図3 一定滑車 ばねばかり 動滑車 一糸 ーおもり 10cm 定滑車 10cm 床 定滑車 ワイヤー 一動滑車 レフック 図5 仕事の大きさを表す単位を何というか, 記号で書きなさい。 (2) 図3でおもりを持ち上げるのに3秒かかった。 このときの仕事 率は何Wか, 求めなさい。 求める過程も書きなさい。 図4のように, クレーンのフックをワイヤーで巻き上げて動か す部分には, 複数の動滑車が使われている。 そこで, 明さんは実 験で使ったものと同じ定滑車と動滑車で図5のような装置を作り おもりを床から10cmの高さまで持ち上げた。 持ち上げるのに必要 な力が1.7 Nのとき, おもりの質量は何gか, 求めなさい。 ただ し、動滑車2つと動滑車をつなぐ板の質量の合計は100gとし, 動滑車をつなぐ板は水平に動くものとする。 図4 巻き上 げ機へ 定滑車 動滑車を つなぐ板 動滑車 ④ 実験の結果をもとに, 明さんがまとめた次の考えが正しくなる おもり 10cm ように, X, Yにあてはまる語句をそれぞれ書きなさい。

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