(1)では遠心力を考慮していないですが、遠心力を考慮する時は[遠心力を考慮し]と記載されますか？ また、⑵のつり合いの式の両辺にmがついてますが打ち消さなくていいんですか？

<問8-4 角速度で回転する円板に、支柱を取りつける。 質量mのおもりに糸をつけ 柱の頂点に結びつけたところ, 支柱と糸は角度をなして静止した。おもりと回転 の中心の距離をとし、以下の問いに答えよ。 ただし重力加速度の大きさを とする。 (1) 糸の張力の大きさを,m,g,eを使って表せ。 (2) 遠心力を考慮し, 物体にはたらく水平方向の力のつり合いの式を立てよ。 (3) おもりの円運動の運動方程式を立てよ。 さて,遠心力の考えかたを身につけるべく問題を解いていきましょう。 (2),(3)が大事な問題ですから,しっかり理解してくださいね。 <解きかた (1) mg.8で表すので,鉛直方向に注目しましょう。 糸の張力の大きさをSとおくとおもりにはたらく鉛直方向の力のつり 合いより Scos0=mg S= mg cose (2) 「遠心力を考慮し」とあるので、 おもりに観測者を乗せて考えます。 観測者は円運動することになるので, 回転の中心に向かって加速度 a=rw2で運動しているということです。 観測者からすると, おもりには慣性力ma=mrw²が回転の外向きにはた らいて見えます。 また、おもりには糸の張力がはたらくので、力のつり合いより Ssin0=mrw2 (1)の結果より Ssin0=mg sin0 Emgtane cose よってmgtand=mrw答 (3) おもりにはたらく向心力はSsin0で、角速度 w半径1の円運動をするので Ssin0=mr2 mgtan0= mrw2 ・・・答 (2)と(3)を比べると同じ式になりましたね。 遠心力は円運動の慣性力です。 しっくりこない人はChapter7 を復習して、理解を深めておきましょう。 問8-4 円板が m 回るんだね 8 08 W → (1)鉛直方向の力のつり合いを考えて Scoso=mg S= mg COS Omr Ssin 0 20 mrw おもりの上に観測者を乗せて 考えると,F=mrw の遠心力 を上図のように受けるので 力のつり合いより Ssin0=mrw2 W mg cos0 mgtan 6=mrw どちらも結果の式は 同じだが,考えかたが 違うんじゃ (3) 0 Scos 0 Img S sin a=rw² おもりは回転の中心に向心力 Ssin を受ける。 円運動の 運動方程式より Ssin=mrw² wwww ww ma F mg tan 0=mrw² (合 ここまでやったら 別冊 P. 40~

物理　力学 赤く線を引いた部分について質問です。 なぜ、自然長で球Pとバネが離れるとわかるのでしょうか？ 離れる時は自然長より伸びたところじゃないんでしょうか？

P Vo k Q M EX 滑らかな水平面上に質量Mの球 Q がばね定 数んのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量mの球Pが速度v で進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度vを求めよ。 (2) ばねの縮みの最大値を求めよ。 m (3) やがてP はばねから離れた。 Pの速度 u を求めよ。

解いた後の問題で汚く見づらくすみません 動滑車でこのように4パターンある時にいつ慣性力で考えた方が楽になるのかが見分けがつきません。（左二つは慣性力なしで考えるのはわかります） 右二つは慣性力の解法で習ったのですが私は始め慣性力なしで解こうとしました。慣性力なしでの解法と、... Read More

A 1 T TH T ↓ x おもりおもり2 mg 5mg. 図1 A 3mg 2m ↑ B. .da. mg 2mg 図2 g 1 T A 2m ngyang 図3 200 mf B ・2T mg 2mg 図 4 3m おもり3 3mg

（1）がなぜ答えの式になるか分からないです

水平な直線レール上を自由に動くことができる電 車の天井の点に,長さの軽いひもの一端を固定 し,他端に質量mの小球をつけた。 電車が一定の 大きさ Aの加速度で水平方向に等加速度直線運動す るとき,図1のように,電車内から見て小球を静止 させたところ, ひもと鉛直線のなす角がαとなっ た。 重力加速度の大きさをg とする。 (1) 電車の加速度の大きさ A を求めよ。 次に, 図2のように, 大きさ A の加速度で等加 |速度直線運動している電車内から見て, 小球が点 0を通る鉛直線を横切るように, 小球を見かけの 重力の方向に対して垂直な面内で等速円運動させ |た。このとき中心軸が鉛直方向から角 αだけ傾い |た, 速さVの円錐振り子となった。 (2) 電車内から見た小球の円運動の速さVを求め よ。 (3) 電車内から見た小球の円運動の周期Tを求め よ。 ヒント (2) 小球は見かけの重力と張力の合力を向心 力として等速円運動している。 m 図1 図2 解答 (1) gtan a (2) tana gl (3) 2πcosa g 指針 電車内の観測者には,小球に慣性力と重力の合力である見かけの重力がはたらいて いるように見える。 見かけの重力の方向を鉛直下向きとみなして力のつりあいや運 動を考える。 解説 (1) 電車内の観測者には,図a のように小球にはた らく張力と重力と慣性力がつりあっているように見え る。図aより 張力 tana = mA mg よって A=gtana 慣性力 A

この問題の「体重計を押す力」の求め方がよく分かりません。💦 慣性力が上向きにはたらいているので、体重計を押す力は重力から慣性力をひいたものでいいのでしょうか？

60x2 2× = 答 1.2×10° N N+ma= mg 2.質量が 70kg のAさんが, 下向きに 0.70m/s2の加速度で動いているエレ ベーターの中で体重計に乗った。 Aさんの受ける慣性力はどちら向きに 何Nか。 また, Aさんが体重計を押す力の大きさは何Nか。 ただし, 重 力加速度を9.8m/s2 とする。 (各2) 慣性力 ↑ 0.7m/s2. ma 体重計 F=ma より 70×0.7=49 70×9.8-70×0.7 2 686 637 ng N=mg-ma 慣性力 : 上向き 49 N - 49 体重計を押す力: 637 N

(3)でエはどうして間違っていますか？

設問 (3): 小球Aが面PQに達する直前について考える。この瞬間の, 床に対する小球A の速度ベクトルをJ, 台 Xに対する小球 A, の速度ベクトルを床に対する 台Xの速度ベクトルを立とする。 Vu, Vの関係を表した図として最も適当 なものを以下の選択肢(ア)~(エ)より一つ選べ。 選択肢: (ア) u (1) [U u 水平線 0 水平線 0 で V 水平線 (ウ) 0 13 V 水平線 08 u u V 日

Wacって 緑で合ってますか？

の公式より、T=2 m √ ka • TB =1倍 T=√2k-1 10% TA VRD =2 となる。 ka 7B とすると, ばね振り子の周期 T=221 2m である。以上より, の答 2 電体は正者 西原休日は漁電西なので、いずれも 4C 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, AOBOの距離もRで等しい。 した って, AとBがそれぞれ点0につくる電場の強さ Ex, Eaは 等しく, 点電荷による電場の公式より,Ex=E kQ R2 となる。 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 ばね振り子の周 T-2 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。 +Q 一様な電場から 受ける静電気力 +Q リング A 回転をはじめる方向 T: ばね定 質量 点電荷によ 電気量 いる点の電 E=k R: 電場の 遠ざかる く向き。 EA EB 一様な電場 B. B Q -Q 一様な電場から 6 受ける静電気力 2の答 ① 3の答③ 問3 過程1から過程3の状態変化を圧力と体積の関係を表すグラ フに書き換えると,次図のようになる。 状態AとBは同じ温度 なので,それらの温度で決まる等温曲線上にあり,状態CとD も同じ温度なので、それらの温度で決まる等温曲線上にある。 こ こで,圧力と体積の関係を表すグラフの面積は,気体が外部にし た仕事の大きさを表す。 したがって, 気体が外部にする仕事の大 小関係は,グラフの面積を比較すればよい。 次図より,それぞれ の過程で気体が外部にする仕事の大小関係は, Wac<WAB<WAD - 103 -

イの目と背びれの位置が反転して上下は反転しないのがどうしてか分かりません。どうして水を抜くと凸レンズと似たはたらきが無くなるのか、水があると凸レンズと同じような働きをするのかよく分かりません。

物理 問5 次の文章中の空欄 ア イに入れる語句の組合せとして最も適当な ものを、次ページの①~⑥のうちから一つ選べ。 7 水を満たした円筒の透明な容器 (コップレンズ)がある。 水を満たしたコップは 凸レンズと似た役割をする。図5(a)のように、魚の置物とコップレンズの中心軸 を結ぶ水平線上に, 観測者の目を置いて観察する。 以下では, 容器は十分に薄く、 厚さは無視できるものとする。 上 魚の目 尾ひれ 右 下 上 魚の目 尾ひれ 水を満たした円筒の容器 (コップレンズ) 左 右 観測者の目 図5 (a) 下 図5 (b) コップレンズを通して魚の置物を観察すると, 図5 (b) のように魚の目と尾ひれ の位置が反転している様子が観察できた。 これは光がコップレンズを通過すると きに屈折することが原因である。 図6(a) はコップを真上から見た様子であり,魚 の目の位置から出た光線 aは, コップレンズで屈折し、観測者の目に入る。魚 の目から出た光はさまざまな方向に広がるが,図6(b)に示した光線 bd のうち, 正しい光の進路が描かれているものとして最も適当なものは,図 6 (b) の である。 ア コップの水をすべて抜き空にすると,コップに水が満たされているときと比べ て イ 観察できる。 -68-

高校物理力学です。なぜ人は力Fを受けないのですか？

PLA-CLIP ref: 3255464 Live か <問4-3 右ページ上図のように、滑らかな床の上に質量Mの物体があり、その上に 物体と人の加速度をα 物体と人の間にはたらく摩擦力を手とし、以下の問いに の人が乗っている。 物体に力Fを加えると, 物体と人は一体となり動き出した。 えよ。ただし、右向きを正とする。 人に関する運動方程式を立てよ。 物体に関する運動方程式を立てよ。 <解きかた (1) 「人が動き出した」ということは、人には運動方向への力がはたらいて ます。 人には、重力と垂直抗力がはたらきますが、これらは運動方向の 力ではありません。 人が接触しているのは, 物体だけです。 したがって,人は物体から, 運動方向への力を受けているはずです。 その力は摩擦力です。よって 「人に関する運動方程式 : f = ma･･･ 答 離れた場所にはたらく力Fが,人にはたらいているということはありません。 摩擦力が人を引っ張っているというイメージは, 湧きづらいと思いますが, 人にはたらく力を1つ1つかき出していけば,そのことに気づくはずです。 着目物体にはたらく重力と接触力をかき出す作業を, しっかり行いましょう ここでも 「人にも力Fがはたらくのだろう」という勝手な想像は厳禁です。 ※右ページ真ん中の図では、わかりやすく説明するため,鉛直方向の力はかいていません。 <解きかた (2) 物体は人と接触していますから、人から力を受けます。 人は、物体から垂直抗力と摩擦力を受けました。 した 物です。 ここで、作用・反作用の法則を思い出してください。方式を立てる 人が,物体から垂直抗力と摩擦力を受けたということは, 物体は、人から垂直抗力と摩擦力の反作用を受けます。 その力は、人が受けた力と、 同じ大きさで逆向きですから、物体に はたらく力を図示すると, 右ページ真ん中の図のようになります。 したがって gra 問4-3 質量 m 4-2 運動方程式の立てかた 117 質量 M F 「人にはたらくカ f=ma ちなみに, 鉛直方向の 力のつり合いより N=mg 物体にはたらく力 F-f=Ma ちなみに,鉛直方向の 力のつり合いより N'=N+Mg=mg+Mg= (m+M)g 立 摩擦力に 作用反作用の法則 そして運動方程式・・・ 今までの知識を 総動員しなきゃ・・・ 運動方向の力み 考える 4 9835 C 作用・反作用 F 忘れてしまった人や あやふやな人は 確認しておかねばな TJA 1863 物体に関する運動方程式: F-f=Ma・・・ 摩擦力の反作用も受けるというのが、この問題のポイントです。 着目物体を変えたときは、作用・反作用の法則で力を見つけるのでした。 この力は見落としがちなので 間違えた人は2-3を確認しておきましょう。 ここまでやったら 別冊 P. 17~

(3)tanθ=ma/mgになるのはなぜですか？

基本例題33 電車の中の単振り子 基本問題232 234 長さLの糸の一端に質量mのおもりをつけて,これを電車の天井につるして単振り子 とする。 重力加速度の大きさをg として 次の各問に答えよ。 (1) 電車が水平方向に速度で走行している状態で, おもりを電車に対して静止させ おもりにはたらくが たとき,糸はどの方向になるか。 Forfashhat (1)の状態で,単振り子を小さく張らせたときの周期はいくらか。 (3) 次に, 図のように, 電車が水平方向に大きさαの 一定の加速度で走行しているとする。おもりが単振 小生も加わる 動の中心にあるときの, 糸と鉛直方向とのなす角を 0 とすると, tan はいくらか。 (4) (3)での単振り子の周期を, L, g, a を用いて表せ。 (S) a (1) おもりに慣性力ははたらかな 指針 (1) (2) 電車は等速直線運動をして おり,おもりに慣性力ははたらかない。 したが って,単振り子の運動は、電車が静止している 場合の状況下のものと同じである。 解説 いので,糸は鉛直方向となる。 L (2) 単振り子の周期Tは, T=2π g に a (3) (4) 電車は等加速度直線運動をしており、 電 車内から見ると, おもりには糸の張力 S, 重力 mg, 慣性力 maがはた らく。これらのつりあう 位置が,単振動の中心と なる。 重力と慣性力の合 力は鉛直方向から 0傾 いた方向になり見かけ の重力mg'がその方向 にはたらくとみなせる。 ma mg' mg (3)糸の張力 S, 重力 mg, 慣性力maの3力が つりあう位置が単振動の中心となる。 ma a tan0= mg g (4) 見かけの重力加速度の大きさ g' は, g'=√√g²+a² 求める周期をT' とする。 T' は, (2) の T の式 でg を g′に置き換えて求められる。 =2 L T = 2x√1 = 2π√ √ √ g² + a² LE 9. 単振動 113