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Physics Senior High

問5が上手く解けません。

図のように,水平面と 30° より小さい角0を なす斜面上に, 斜面に平行な軽い糸でつながれた 質量2m の板Aと質量 mの板Bが置かれて静 止している。板Aと斜面との間には摩擦力カが働 くが,板Bと斜面との間には摩擦はないものと A B_糸』 2m m 斜面 水平面 する。重力加速度の大きさをgとし, 糸の質量, 糸の伸び縮みおよび空気の影響を 無視する。 問1 板 A, Bが静止しているとき,糸の張力の大きさはいくらか。 1 また,このとき, 板Aと斜面との間に働く静止摩擦力の大きさはいくらか。 2 0 mg sin 0 の 2mg sin @ 3mg sin 0 mg cos 0 2mg cos 0 3mg cos 0 問2 板 A, Bが静止している状態から, 水平面と斜面とのなす角0を少しずつ増 していった。0が30° になったとき, 板 A, Bが斜面を滑り始めた。板Aと斜面 との間の静止摩擦係数はいくらか。 0 0 4 .母0号 1 の 3 2 2 の 3 3 問3 水平面と斜面とのなす角θを30° に保ち, 板A, Bが斜面上を滑っている状 態について考える。この状態で糸の張力の大きさをT, 板Aと斜面との間に働く 動摩擦力の大きさをFとし, 板 A, B の加速度の大きさをaとする。板Aの運動 方程式はどれか。 1 また,板Bの運動方程式はどれか。 2 0 2ma=mg+ T+F の 2ma=2mg+T+F 3 2ma=mg+ T-F の 2ma=2mg+ T-F 2mg+T 6 ma= ma=mg+ T ma= mg- T ma= mg-T 問4 上の問3の糸の張力の大きさTはいくらか。 mg -Mg 0 F ●mg-F 問5 上の問3で, 板 A, Bが斜面上を滑り始めた瞬間から時間tの間に, 板Aと 斜面との間の摩擦によって失われた力学的エネルギーはいくらか。 ただし, 動摩擦 力の大きさFは一定で, 時間 :の間には, 板Bは斜面の下端に到達しないものと する。。 F 0 2m -mg+ F F -mg - 2 2m F mg

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Physics Senior High

大きい問題の1、2、3、4が全部わからないので分かりやすくお願いします

基 本 問 題 演 習 (kg), 重力加速度の大 の重力加速度の大きさ 県なり,たとえば,北極 1図のように,水平面上に質量Mの物体Mと,質 田 ヒント そ→(1)は,鉛直上向きを正と るとなされているから, 力ロ 符号も考えて書くこと。大 量mの物体 mが重ねて置かれている。その物体に 働く力を図のように描いた。Njと N2はそれぞれ の物体に働く垂直抗力である。物体 Mとmは動か m N, mg し,通常はほぼ一定とし N。 ずに静止していた。重力加速度を g, 鉛直上向きを 正として,次の問いに答えよ。 (1) 物体 mのカのつり合いの式を書け。 M さだけではない。 される。基本的に, 地球 下方となる。 (3)は,大きさであること 注意。 (5)は,もし正しいとする らば,地面はこの2つの物 を支えるのに,下の物体 に働く重力と同じ大きさの で支えればよいことになる これは現実にはありえない Mg! べきことである。 (N] である。たとえば, 量は (2) 物体 m に働く垂直抗力 N」は何から与えられた力か。 (3) 垂直抗力 N」の大きさはいくらか。 (4)同様にして, 物体 M に働く垂直抗力 N,を考える。この N2は何から物体M に与えられた力か。 カ|(kg)である。 (5) 物体 M に働く垂直抗力 N。の値は Mg にならない。この原因は,働いている 力がすべて描かれておらず,省略されていたからであり,その結果,働いてい る力ですらもすべて描き入れなかったからである。力をすべて省略せずに正し とである。 (7)は,物体 mから物体 に与えられている力(m か Mへの作用)も考えること 位置でつり合った。この 用いて表すと,キ]と く図の中に示せ。 (6) 物体 M のカのつり合いの式を書け。 (7) 垂直抗力 N2の大きさの正しい値を求めよ。 ある。 2F キ k ある。ただし,重力加速 2 右図のように, 天井から細い糸の先端に質量 m の物体を結 んだひもをつるして静止させてある。物体からひもに働く力を T,ひもから天井に働く力をT2とする。重力加速度をgとし て、次の問いに答えよ。ただし, ひもは軽くてその質量は考え なくてよいものとする。 (1) 物体, ひも, 天井のすべてに働く力を省略せずに正しく図 の中に示せ。 (2) 物体の力のつり合いの式を書け。 (3)ひもに働いている力はいくつか。 *(4) ひもの力のつり合いの式を書け。 (5) 天井はいくらの力で引っ張られているか。 ヒント そ→(1)では,物体とひも, の重さに等しい。 と天井の間での作用·反 を間違いなく考えること (3)では,ひもは下に引 られるだけでは静止しな 落下していくことになる うならないためには一個 であるから,これに働く mg ;60° ということを考え T M Mg T=T sin 60° , は、

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Physics Undergraduate

物理のエッセンスp.44-45のEX3で、床に摩擦がある時と無いときでBが床から受ける動摩擦力が変化するのがよく分かりません。 詳しく教えていただきたいです。

IV 運動の法則 45 F 図AはBから動摩擦力 μmg を左向きに受 m ○m けるので 糸 A man=ー Lmg . aA=ーPg 仮りの姿 動摩擦力 M 一方,Bはその反作用を右向きに受けるので 4mg ) M mO B Map=4mg * ap=Lmg M ●M 動摩擦力の反作用 e Bの式を(m+M)ag= で始める人が非常に多い。Aが乗っていて重いと いう意識からなのだろうが, 運動方程式の質量の項は “注目物体の質量 だった! Bに注目しているからそれは Mなんだ。 Bに対するAの相対加速度αは α=an-ap=-m+M B上で止まるのは相対速度が0になるときだから のm F M M M F m 箱 Mg 44 上の図(b)および(d)で, m と面との間に摩擦があり,動摩擦係数をμとした ときの加速度aを求めよ。 Mu。 0= o+at より t= (m+M)μg Mv。 2(m+M)ug G相対加速度 を活用したい また, 0°-v%=2αl より 1=- 45* 質量 mのAとつり合わせるためにはBの質量 M。はいくらにすればよいか。 次に, Bの質量を M としたところ, Bが下がった。Aの加速度aおよび 糸Bの張力Sを求めよ。 2つの滑車は軽いものとす 定滑車 糸B ここで, oは相対初速度(3Dvo-0) として用いている。なお, AがB上で止 まった後は動摩擦力はなくなり, 2つは一体となって, ひo+aat=0+apt=_" の速さで床上をすべる。 -Vo 糸。 m+M 動滑車 る。 -糸Y ■B Miss 1= vot +ante としてはダメ。 Q^はB上での動きでなく床に対する動き を表しているからだ。運動方程式の加速度は地面に対するものだった! m 製トク Aの動きと比べると動滑車の動きは半分。 Sよっと一言 床に摩擦(動摩擦係数μ)があると, Bが床から受ける動摩擦力は いくらになるか分かるかな? μMg ? それともμ(M+m)g? この場合はμ(M+m)gが正しい。頭がこんがらがりそうだね。 動 摩擦力 μN は床からの垂直抗力Nで決まり, 上下方向では力のつり 合いが成りたち, N=(M+m)gとなるからなんだ。 床は2物体分 の重さを支えなければならない。一考えてみれば当然のことだね。 つまり, Aに比べてBは動く距離, 速さ, 加速度すべてが半分になる。 46* 質量 MのAに質量 m, 長さ1のロープを取り付 け,なめらかな床上をFの力で引っぱる。付け根か らx離れた位置でのロープの張力 Tを求めよ。 M X、 m F A utugS さあ,運動方程式も最終段階だ。次のケースで実力を試してみよう。 Q&A EX3 滑らかな床上に置かれた質量 Mの板B がある。質量 m の小物体 Aが速さ で飛 び乗り,Bの上を滑った。 それぞれの物体 Q この場合 Aは動摩擦力を左向きに受けるのは直感的に分かります。でも, 一般に,動いている板から受ける動摩擦の向きはどのように決めるのですか。 A 速度の向きと逆というのは固定面のときのこと。板が動いているときは, 板 に対する動き(相対速度)と逆向きと判断する。 もし, 相対速度が0なら静止摩 擦の話になる。動摩擦か静止摩擦かは, 地面に対する動きでなく, 接触面が滑 り合うかどうかで分かれるんだ。 m A の加速度を求めよ。また, AがBに対して 止まるまでの時間さとB上で滑る距離!を 求めよ。A, B間の動摩擦係数をμとする。 B M

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Physics Senior High

物理の問題です。 算出方法が分からないため教えてください💦

次の文章は、力と運動について述べたものである。()の中に入れるべき適切な語句を下の語群から1つ 選び、その記号を解答欄に記入しなさい。ただし、滑車および糸の重さ、床面および滑車と糸の摩擦は無視 する。 (1)図1のように糸の一端を天井のC点に固定し、動滑車Dと定滑車Eに通した後、他端に質量mの物体 Bをつるす。動滑車Dにも質量mの物体Aをつるした後、全体を支えてから手を離すと、Bは一定の 加速度で下降した。重力加速度をgとすると、Aの加速度の大きさは(0)、B の加速度の大きさは (2)となる。また、糸が点Cを引く力の大きさは(③ )となる。 (2) 図2のように、水平な床面に対する傾角30度の斜面があり、斜面の頂上に滑車が取り付けてある。質 量が Mで等しい2個の物体 A、Bを糸で結び、Bを斜面上において、糸を滑車にかけてAをつるした。 Aを床面から高さhの所で静かに離したところ、Aは落下し、Bは斜面をすべりあがった。重力加速度 をgとすると、Aが落下するときの加速度の大きさは(O)である。また、床面に達する直前のAの 速さは(6)である。 C E D B B A 30° 図1 図2 語群: ア g、イ g/5、ウ 2g/5、エ 3g/5、オ g/10、 カ 3g/10、キ mg /5、 ク 2mg/5、ケ 3mg/5、 コ g/2、 サg/3、シ g/4、ス (gw2、セ Jghs、ソ(gws

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