(5)の問いでは、エネルギーは一連の動きにおいて保存されるからどの場面からでも求まるけど、面倒なので、「振動の中心では単振動のエネルギーは全て運動エネルギーになる」という性質を用いるため、解答のような解き方になるのですかね？

220. 単振動とエネルギー 質量 5.0kgの物体が、 周期 4.0s, 振幅 2.0mの単振動をし ている。 この単振動について,次の各問に答えよ。 (1) 角振動数は何 rad/sか。 (2) 振動数は何Hzか。 (3) 変位が1.0mの点で, 物体が受ける復元力の大きさは何Nか。 (4) 物体が受ける復元力の大きさの最大値は何Nか。 (5) 単振動のエネルギーは何Jか。 例題30 44

単振動のエネルギーを考える時は、振動の中心は復元力が0になることから、全て運動エネルギーになると考えるのですか？

(4)はなぜ求める時に絶対値を付けなきゃダメなのですか？

220.単振動とエネルギー 質量 5.0kgの物体が,周期 4.0s, 振幅 2.0m の単振動をし ている。 この単振動について,次の各問に答えよ。 (1) 角振動数は何 rad/sか。 (2) 振動数は何Hzか。 (3) 変位が1.0m の点で, 物体が受ける復元力の大きさは何Nか。 (4) 物体が受ける復元力の大きさの最大値は何Nか。 (5) 単振動のエネルギーは何Jか。 例題30

例題4の(2)の値にマイナスが付くのは、重力と弾性力の合力は復元力であり、この問題の場合は下向きを正としている。 ばねに物体が上から取り付けられている為物体は自然長より下の位置にあって、これを元の位置に戻そうとするには上向きの力である復元力が必要で、その向きは下向きを正と... Read More

例題4 鉛直ばね振り子 右の図のように、 軽いばねの一端を床に固定し, 他端に質量mのおもりを取りつけると, ばねが自 然の長さからdだけ縮んでつり合った。 その後, ば ねが自然の長さになるまでおもりを持ち上げて静か にはなすと, 鉛直方向に単振動を始めた。 重力加速 度の大きさをgとして、次の問いに答えよ。 (1) ばね定数はいくらか。 自然の長さ d d 解 (1) ばね定数とするとおもりにはたらく力のつり合いより, mg-kd=0 よって,k=mg d (2) おもりにはたらく力(重力と弾性力)の合力をFとすると, F=mg-k(x+d)=-kx=- XC of (2) おもりがつり合いの位置から距離xだけ下側にあるとき, おもりにはたらく力 の合力はいくらか。 ただし, 鉛直下向きを力の正の向きとする。 (3) おもりの単振動の振幅 周期はそれぞれいくらか。 (4) おもりがつり合いの位置を通過するときの速さはいくらか。 10 つり合い の位置 指針 おもりは、ばねが自然の長さからdだけ縮んだ位置 (つり合いの位置)を振 動の中心として, 単振動をすることに着目する。 IC Touch この式は、「F=-Kz」と同様の形 (K=k=mg) であることから,合力 式(16) Fは復元力であり, おもりはつり合いの位置を振動の中心として, 単振動を することがわかる。

(2) なぜX＝l Sinθといえるのかわりません

79. 単振り子 図のように,長さの軽い糸に,大きさの無視で きる質量mのおもりをつけて振動させる。 おもりの最下点を原点O とし, 水平方向右向きにx軸をとり,重力加速度の大きさをg とする。 (1) 糸が鉛直線と角をなすとき, おもりにはたらく力の, 円の接線方 向の成分Fをm, g, 0 を用いて表せ(F, 0 はともに反時計回りを 正とする)｡ 0 X Xx (2) 力Fをm, l, g, x を用いて表せ。 0 (3) 振れが小さい場合, 力Fは水平方向にはたらくとみなせる。このとき.Fが復元力 となり, おもりは単振動をする。振動の周期Tを求めよ。 (4) この実験を上向きの加速度αで上昇するエレベーターの中で行うと, 周期 T'はいく らになるか。 81

写真の図は単振動の動きを段階的に表したものです。 (加速度=a、力=kx、ばね定数=k、物体の質量=m、振幅=x、右向きを正。とおいてます) A…この図の②〜③、④〜⑤(物体が、振動の中心から最大点まで動くとき)の過程において、運動エネルギー？によって加速度aと逆向きに物... Read More

m roo pomo 幅 m = a 2 "F a F 1005² 1° 1 Dom/sz ON 1 TV 運動の法則 (3 4 運動方程式 質量mの物体に力が働くと、物体には加速度 ―この が生じる。 関係を表す運動方程式m=Fこそ力学の根幹をなすものだ。それは運動 の第2法則 (物体の加速度は力に比例し、質量に反比例する) を式で表してい る。まずは1つ1つの文字の意味を詳しく確認しておこう。 ma a=F 注目物体の質量 地面に対する加速度 (kg) [m/s²) ちょっと一言 上式から [N] = [kg・m/s ] と分かる。 15 X 注目物体が受けているカ すべての合力 [N] 注目物体はまわりの物体から力を受け、止まっていたり動いたりする。 だから, 必ず “受けている力”だけを考えることになる。 力はすべて右辺に 集めておく。 dの向きは下の向き, つまり合力の向きに加速度が生じていることにも 注意を払っておこう。 ほとんどの人が上のベクトル式を見ても通り過ぎてし まっているが, とても大切な点だ。 Miss 運動方向(つまり速度の向き) には力が働いていると思っていないかい? 偉大なアリストテレスでさえ誤ったのだからしようがないが、力は速度の向 きじゃなくて, 加速度の向きと一致しているんだ｡ 直線運動ではわかりにく いが, 曲線運動, たとえば放物運動になると, その差が明確になる。重力が 鉛直下向きだから,重力加速度gも下向きになっている。 でも速度の向きは まったく別。 静止の場合は力のつり合い式をつくった。静止は だから運動方程 式より下=① (合力=①) つまり力はつり合っている。 力のつり合いは

この写真には、「加速度aの向きと違うFの向きは一致する」と書かれてますが、なぜばね振り子が単振動している時の復元力は、ma=F=ーkxとなるのですか？ 振幅の端？(aが最大となる部分から振動の中心に向かう時は復元力と加速度の向きは同じだと思うのですが…

運動方程式 質量mの物体に力が働くと,物体には加速度 d が生じる。この 関係を表す運動方程式ma=こそ力学の根幹をなすものだ。 それは運動 の第2法則(物体の加速度は力に比例し,質量に反比例する) を式で表してい る。まずは1つ1つの文字の意味を詳しく確認しておこう。 m a →F ma = F 注目物体の質量 [kg] 地面に対する加速度 IV 運動の法則 [m/s2] 注目物体が受けている すべての合力 [N] 39 注目物体はまわりの物体から力を受け, 止まっていたり、動いたりする。 だから, 必ず “受けている力”だけを考えることになる。 力はすべて右辺に 集めておく。 Ativi ちょっと一言 上式から [N] = 〔kg・m/s2] と分かる。 の向きは向き, つまり合力の向きに加速度が生じていることにも 注意を払っておこう。 ほとんどの人が上のベクトル式を見ても通り過ぎてし 1724 まっているが,とても大切な点だ。 Miss 運動方向(つまり速度の向き)には力が働いていると思っていないかい? 偉大なアリストテレスでさえ誤ったのだからしょうがないが、力は速度の向 きじゃなくて、加速度の向きと一致しているんだ。 直線運動ではわかりにく いが,曲線運動, たとえば放物運動になると, その差が明確になる。重力が 鉛直下向きだから,重力加速度gも下向きになっている。でも速度の向きは まったく別。 静止の場合は力のつり合い式をつくった。静止は d = 0 だから運動方程 式より = (⑩) つまり力はつり合っている。 力のつり合いは 運動方程式に含まれている It hall

中空の球の内面におもりを付着した物体の原理ってどんな原理ですか？

に2重 じることを説明せ 6. だるまの重心が床との接触点の真上にない場合に、 重心が接触点の真上になるような復元力が作用する。 その機構を説明せよ。 7. かかとの先端の面積が4cm²のハイヒールをはい

円運動と単振動、慣性力の単元が 全くわからないので1から教えて欲しいです！

2年4組 16番 慣性力 名前 谷木真咲 ) 運動する観測者の立場で考えるときにだけ現れる力。 ( 加速度 )で、向きが観測者の加速度と逆向き -ma ) 図のように, 加速度運動する電車内で, 物体をつり下げた糸が鉛 傾いて、静止して見える。 重力加速度の大きさをg 〔m/s²) として, きさを求めよ。 ma tuno= 0 +1_9 A -lsing. a = gtant Unite Tenso. mg=w ●B 遠心力 . 遠心力･･･観測者が物体とともに円運動するときに物体が受ける(見かけ )で、向きが円の中心から(かる 向き。 (mrw² F' = (mr w² ) 図のような鉛直面内にある滑らかなレール上の高さんの かに放して運動させる。 物体がレールから離れずに, 半 ために必要な, 高さんの最小値を求めよ。 h 1章3節 2 ●A 慣性力 ・慣性力･･･ ( ( ma F¹ = ( 練習 2 類題 1 見かけ の力。 大きさ 直方向からだけ 電車の加速度の大 9 Tant m/s². の力。 慣性力の一種。大きさ 位置から, 物体を静 径rの円を一周する

（2）のΔl-xになぜなるのかがわかりません

振野り 発展例題 A m 図のように,ばね定数kの軽いばねの下端を固定し, 上端に質量Mの 水平な台Bを取りつけ,その上に質量Mの物体Aをのせた装置がある。 物体Aと台Bを,つりあいの位置を中心に鉛直方向に単振動をさせる。 このとき,物体Aが台Bからはなれることがないとすると, AとBは同 じ単振動をする。重力加速度の大きさをgとして, 次の各間に答えよ。 (1) 装置全体がつっりあいの状態にあるとき,自然長からのばねの縮み 41はいくらか。 (2) 台Bとともに単振動をしている, 物体Aの加速度aはいくらか。鉛直上向きを正, Aのつりあいの位置からの変位をxとして,加速度aをxの関数として表せ。 (3) 台Bが物体Aを押す力げを, Aのつりあいの位置からの変位xの関数として表せ。 (4)台Bが最高点に達したとき, 台Bが物体Aを押すカ子がちょうど0になったとする。 このときの単振動の振幅 ro を, M, m, k, gを用いて表せ。 (5)台Bをつりあいの位置から/2 ro だけ押し下げ, 静かにはなすと, 物体Aは, つり あいの位置からの変位がx, のところで台Bからはなれた。変位x1,およびそのとき の物体Aの速さを, M, m, k, gを用いてそれぞれ表せ。 B M k (京都産業大 改) (3) Aが受ける力は, 図の ように示される。 Aの運動 Af A (1) 装置全体について, 力のつり 指針 あいの式を立てる。 (2) A, Bが一体となって運動しているので, A とBを一体とみなして運動方程式を立てる。 (3)(4) Aにはたらく力を考え, Aについての運 動方程式から,カfを求める。(4)では, (3)の 結果を利用する。 (5) AがBからはなれるのは, f==0のときであ る。また,単振動におけるエネルギー保存の法 則では,運動エネルギーと復元力による位置エ ネルギーの和は一定である。復元力による位置 エネルギーは,つりあいの位置からの変位xを 用いて, kx?/2 と表される。 解説 方程式を立てると, B mg ma=f-mg f=m(g+a) S k m(g-M+m*) (4) このとき,Aは振動の端に達しており, (3) の式でx=roのとき, f=0になったと考えら れる。 0=m(g-M+m) k M+m ro= k (5) AがBからはなれるのは, f=0になるとき である。(4)の結果から, 変位x, は, (1) 装置全体 の力のつりあいから, kAl-(M+m)g=0 ARAI A M+m k X」=ro= B mg Mg はなれたときのA, Bの速さをvとする。 Bを V2 ro だけ押し下げてはなした直後と, AとB がはなれるときとでは, AとBの単振動のエネ ルギーの和は保存される。単振動におけるエネ ルギー保存の法則を用いると, A= M+m k (2) AとBを一体とみなす と,変位xのときに受ける 力は,図のように示される。 一体とした運動方程式を立 k(A1-x) A B mg Mgと ら(Z r=kx+(M+m)が てると, (M+m)a=k(4lーx)- (M+m)g X,と roに値を代入して, ひを求めると、 kAl-(M+m)g=0を用いて, a=- k M+m g リ= M+m k 第1章一