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Physics Senior High

高校生物理基礎の問題です 赤枠で囲った問題の解説にある 三つの 0 はそれぞれ何エネルギーが 0 であることを示しているのか教えてください。

第5章■仕事と力学的エネルギ リード] D 110 保存力以外の力の仕事 図のように床と斜面 がつながれている。 床のAB間はあらいが、他はなめら かである。 床の一部分にばね定数kのばねをつけ, 一端 に質量mの物体を押しあてて、 ばねを縮めた。 AB間 の物体と床との間の動摩擦係数をμ',距離をS, 重力加速度の大きさをgとする。 (1) ばねを解放したとき, 物体が点Aに達する直前の速さを求めよ。 Ammun B (2) 物体は点Bを通過後,斜面を上り, 最高点Cに達した。 Cの床からの高さんを求めよ。 もどってきた物体がばねを縮めた。ばねの最大の縮みxを求めよ。 →例題 24,113 応用問題 112 仕事と運動エネルギー■ 質量2.0kgの物体が, なめらかな水平面のx軸上の原点Oを速さ3.0m/sで通過 した瞬間から,速度の方向を含む鉛直面内で一定の角0だ け上向きに力F [N] を加えた。 力Fの大きさは移動ととも に右のグラフのように変化する。 また, cos0=0.80 とす る。 111 力学的エネルギーの保存 ばね定数k [N/m] の軽いつる 巻きばねの一端を固定し、他端に質量m[kg] のおもりをつるして, おもりを下から手で持った台で, ばねが自然の長さになるように支 える。 重力加速度の大きさをg[m/s'] とする。 (1) 台をゆっくりおろしていくとき, x [m] だけ下がった位置で台 がおもりを支える力の大きさ F [N] を求めよ。 (2) おもりが台から離れるときのばねの伸びx] [m] を求めよ。 つりあい (3) はじめの状態で台を急に取り去った場合, 最下点でのばねの伸びx2 [m] を求めよ。 (4) おもりの最下点について, x1 と x2 の差が生じた理由を述べよ。 ➡115 (1) 力Fが物体にした仕事Wは何Jか。 (2) 物体が x=10m の点を通過する瞬間の速さは何m/s か。 0 F[N] 8.0 2.0 0 mmmmmm 10m 自然の長さ CQ 10 lllllllllll h ■■ ■■ x (m) -102 ヒント 112 カFの分力 Fcose のみが仕事をする。 (F-x 図の面積) × cos0が,Fのした仕事となる。 てい mi と 放した の 化を Imgs 111 112 ここがポイント 軽いつる巻きばねなのでばね自身の重さは無視できる。 これはばねを縦につるしても、おもりを取 りつけなければばねは伸びないということである。 (1) おもりを支えながら台をおろしていく場合、 おもりは台が上向きに支える力によって仕事をされ、 力学的エネルギーは保存されない。 (1) 台をゆっくりおろしているので, おもりは等速運 動をしている。 よって, おもりにはたらく力はつ りあっている (おもりにはたらく力の合力は0であ る) から,上向きを正として, aより力のつり あいの式はkx+F-mg=0 ゆえに F=mg-kx [N] (2) 台がおもりを支える力が0になるとおもりは台か ら離れる。 (1) の結果において, x=xのとき F0 となるから (3) 台を急に取り去った場合、 おもりには保存力である重力とばねの弾性力のみがはたらくので、力学 的エネルギーは保存される。 0-mg-kx₁ よって mg - [m] (3) 自然の長さの位置を基準水平面とする(図5)。 はじ めの位置と最下点での力学的エネルギー保存則より 0+0+0=0-mgx2+ 100 0=-—-kx (x₂-2mg) 0皿 2mg k 0より [m] (4) 台をゆっくりおろしていく場合は、おもりを支え る力によって負の仕事をされ力学的エネルギーが 減少するが, 台を急に取り去った場合は力学的エ ネルギーが保存されるため。 -xcos 0 自然の 長さ 2.0 第5章■仕事と力学的エネルギー ばねの 0 はじめ 水平面 図b mg 解答 (1) 力Fが物体にした仕事を W [J] とす F(N) 4 ると, F-x 図の面積より 18.0 W= (2.0+8.0)×10 2 cos0=0.80 であるから W=40J 10 (2) x=10mでの物体の速さを [m/s] とすると, 物体の運動エネルギー の変化は、物体にされた仕事に等しいので「1/12m-1/2m -mv² =W₁ よ り 1/23×2.0 × -/1/3×2.0×3.0°=40 Cheeeeeeeeee よってv=7.0m/s 最下点 ここがポイント 力の大きさが変化するので 「W=Fxcose」 の式にFの値を代入することはできない。 力Fの分力 Fcos0 のみが仕事をするので, (F-x 図の面積) × cos0 が F のした仕事となる。 また、物体の運動エネルギーの変化 = 物体にされた仕事の関係が成りたつ。 51 「ゆっくり」 とは 「力のつ りあいを保ちながら」という ことである。 2 (2)の結果と比べると2 信伸びていることがわかる。 したがって, おもりはつりあ いの位置を中心に はじめの 位置を最上点, ばねの伸び の位置を最下点として振動す る。 @__mv²+W= 2mo (はじめ+仕事終わり) を用いてもよい。

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解いてみたのですが、わかりませんでした。よければ教えてください!

彼は明るくふるまっているけれど、内心はなれなれしく接してくる人間におぞけをふるっていて、彼の恐 怖のにおいを無意識にかぎつけた子たちが興奮して寄り集まる。 初めてそれに気づいたのは散々クラスメイトにかまわれたあと一人きりになった彼とすれ違ったときに聞 こえた大きなため息。 セクハラ上司に耐える新米女性社員みたいに、可憐で憂鬱そうなため息だった。だか 20 私はイチに話しかけない、だれにでもなれなれしくされるイチに、私はほかの子とは違うと思ってもらう ために。イチに関心があることはイチ本人にも周りにもばれてはいけない、ばれたら他の子たちと同じになっ てしまう。昼休みに自分の席に座ったまま、ただひたすら彼を視野見で見るだけ。 視野見とはイチを見たいけれど見ていることに気づかれないためにあみ出した技で、黒板やら掃除道具入 れのちりとりやらを眺めているふりをして、ほんとは視界の隅に入っているイチに意識を集中させる。目の20 血管が切れそうになる複雑な作業だけれど、視界の隅でちらちら動くイチを本人に気づかれずに観察できる のは昼休みの一番の楽しみ。 友達と話しているとき笑うイチの上向いたとがった顎、友達に追いかけられて いるときに跳ねる彼の重たげな髪。イチは昼休みは運動場が使えると友達とサッカーをするから、教室で私 が視野見できる日は雨の日ばかりで、そのせいかイチの記憶は、雨の音と教室の窓から見えるどんよりした くもり空とセットになっている。 範囲 二学期になると視野見では飽きたらず昼休みにはイチを主役にしたマンガを描き始めた。 一話完結型のス びんしょう トーリーマンガ「天然王子」は元気で敏捷そうな王子がときどき城を抜け出しては身分を隠して村の人々の 悩みを聞き、周囲に聞き込みをしたり探偵みたいに調査して、諸悪の根源を見つけ出しては王子の権限をふ りかざして懲らしめる話だ。桜吹雪の入れ墨を入れたちょんまげも印籠携帯じいさんの存在もよく知らない うちに、私は無意識に日本人のDNAの濃さを露呈していた。クラスにはほかにもマンガ描きの女子がいて、3 彼女のマンガはクラスの子たちを登場人物にしたギャグマンガで画力も高くて、彼女の周りはマンガを読む 子たちであふれていたけれど、私の机の周りは閑散としていた。嫉妬したけれど、でも彼女が自分で空想の キャラクターを作り上げてそれに実際の人物の面影を投影するなんていうややこしいことはやらずに、クラ スメイトそのものをキャラにしたおかげで、だれも天然王子がイチだとは気づかなかった。 など あ 描き終わったノートが一冊二冊とたまり"巻"になっていくうちに私にも徐々に読者がついた。一番人気 出すこ N* かれん 30 15 7 = 7 www 7 重 重 =中 一 H

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