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Physics Senior High

(2)ってこの方法じゃ解けないんですか?値がぜんぜん違うのですが…

例題 19 保存カ以外の力が仕事をする場合 図のように,傾きの角30°のあらい斜面 上を,質量4.0kgの物体が静かにすべり だした。斜面にそって距離0.50m だけ すべったとき、物体の速さは2.0m/s で あったとする。重力加速度の大きさを 9.8m/s° とする。 (1)この間に動摩擦力がした仕事 W[J] を求めよ。 (2) 物体にはたらく動摩擦力の大きさF[N]を求めよ。 0.50m 2.0m/s あらい斜面 . 30° A図O 解移動後の高さを重力による位置エネル ギーの基準水平面とすると,移動前の高 さは 0.50m × sin 30° = 0.25m となる。 重力による 運動 エネルギー|位置エネルギー 1 前 m × 0° mg × 0.25 よって,移動前後での物体の力学的エネ | 2 回ルギーは表のようになる。 後。 1 m × 2.0° 2 mg × 0 (1)力学的エネルギーの変化が動摩擦力 のした仕事に等しいので ※ m=4.0kg, g=9.8m/s° (1 m × 2.0° + mg × 0 2 )-(m× 0° + mg × 0.25) = W 2 1 m× 2.0° - mg × 0.25 = 8.0 - 9.8 =-1.8J W ニ 2 実の台 注)動摩擦力は物体の運動の向きと逆向きにはたらく。よって、動摩擦 力のする仕事は負である。 で回(2)「W= Fxcos0」(> p.79(66)式)より _18=F×0.50 × cos 180、==0.50F' よって F'= 3.6N 注)物体と斜面との間の動摩擦係数をμ'とすると, 物体にはたらく垂 直抗力の大きさは N=mgcos 30° であるから,「F' = μ'N」より F F' = 0.11 と求められる。コ ニ ニ N mg cos 30° 類題 19 図のように,あらい水平な床上 白々

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Physics Undergraduate

3枚目の(1.2.7)や(1.2.8)はどのように出てくるのでしょうか?

ホロノーム系と非ホロノーム系 拘束条件は一般に微分形で与えられる。 力学変数をa' (i=1~N) とすると, 拘束 条件は次のように表される: W。= Qai(z, t)de'+ ba(2,t)dt =D 0, (a=1~b) ここでaは拘束条件の番号を表す添字で, kは拘束条件の数である。aai と bail と時間tの関数で, aai(z,t) は aai(2', 2?, … … aN,t) の略記である. また同一項 で上付き添字と下付添字の現れる場合はその添字について和を取るものとする (和) 号とを省略).したがって, 上式ではiについて1から Nまでの和を取る。 Weのうちで独立でないものは落とし, Waはすべて独立とする.これら w。のうち で積分可能なものがあれば, その拘束条件を積分形で表す方が便利なことが多いそ こで,積分可能なものは積分し 9u(z,t) = Cu, (μ=1~m) と表そう.Cu は積分定数であり, m は積分可能な拘束条件の数である。積分可能で ない残りの拘束条件は W。 = aoi(x,t)de" + b。(x,t)dt' = 0 (0=1~k-m) となる。この場合, 力学系の拘束条件は (1.2.2) と (1.2.3) で与えられることになり, 自由度は N-kである. 3次元空間の中の n質点系の場合は,当然 3n-kとなる。 すべての拘束条件 (1.2.1) がすべて積分可能な場合,つまりk=mのとき, この糸 をホロノーム系 (holonomic system) といい, 積分不可能な拘束条件のある場合を非 ホロノーム系という。 ホロノーム系の簡単な例は, 1質点が2次元曲面上に束縛されている場合である。 例題1.1. 曲面上の運動 曲面への法線成分を n; とすると, 質点の運動は法線に垂直であるから, 拘束条件は w= n;da° = 0

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