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Mathematics Senior High

(3)オ 解説がなく、解き方も答えも何もわからないので教えていただきたいです!

の側の延 42 難易度★★★ 目標解答時間 12分 図1のように、点を中心とする半径の円と、点Pを中心とする半径 の円が外接している。ただし, a<とする。 点 A,Bはそれぞれ円O. Pの共通接線の接点である。 (1)点から直線 BPに垂線を引き、交点をHとすると, PH= ある。 また、線分ABの長さは イ である。 ア イ の解答群 (同じものを繰り返し選んでもよい。) a-b Nab a+b (2 b-a (3 √√a²+b² 2√ab (6) 1 1 Nab 2√ab A で B 図1 (2) 図2のように, 円 0 円Pに外接し, 線分ABに点Cで接する, 点Qを 中心とする半径cの円 Q がある。 a,b,cの間に常に成り立つ関係式は ウ である。 ウ |の解答群 AC B 図2 (a+b)c = ab ① la-c|+|6-c|=|a-b| ②2) a²+c² + √b²+c² = √a²+b² である。 ③ √ac+√bc = √ab 1 1 1 + lac Nbc Nab lab+bc+ac=a+b+c (3)a=1,b= 2 とする。 図3のように, 点Qを中心とする半径30円 Q があり,円P と円 Qは外接している。また,円 Qは直線ABに点C で接している。 点Pは図3において, 直線OQの [ I にある。 I の解答群 ⑩上側 ①下側 A B 図3 ) ③のうち、誤っているものは オ オ の解答群 円 0円Pの接点をR, 円Pと円 Q の接点をSとする。さらに,点Rにおける円Pの接線と直 線AB の交点を T, 点Sにおける円P の接線と直線AB の交点をUとする。 このとき、次の①~ である。 ⑩ 点Tは線分ABの中点である。 △PTU は鋭角三角形である。 △OPTは直角三角形である。 直線 RT と直線 SU の交点は直線 BP 上にある。 (配点 10 (公式・解法集 50 52

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Physics Senior High

(1)の矢印のところはどこから出てきたのですか?(2)では何故二つ範囲を出したのですか?出す必要はあったのですか?

遠心力に関係した身近なものとしては,洗濯機や遊園地のループ式ジェットコースターなどがある。 例題 33 鉛直面内での円運動 右図のような, 半径 [m] のなめらかな円筒面に向 けて、質量m[kg]の小物体を大きさ [m/s] の初速 度でなめらかな水平面からすべらせる。 重力加速度の 大きさをg[m/s] とする。 (1)鉛直線となす角が0の点(図の点C) を通過すると きの小物体の速さと面から受ける垂直抗力の大き 大 さを求めよ。 (2) 小物体が点Bを通過するための の条件を求めよ。 m Do O 基礎 物理 129 134 138 B C センサー 39 解答 (1) 点での小物体の速さを 円運動では,地上から見て 解くか、物体から見て解く かを決める。 [m/s] とすると, 力学的エネルギー 保存の法則より Bmgcoso N ① 地上から見る場合 遠心力は考えず,力を円の 半径方向と接線方向に分解 し、円運動の半径方向の運 動方程式を立てる。 v² m-=F または mrw²=F ② 物体から見る場合 遠心力を考え、力を円の半 径方向と接線方向に分解し、 半径方向のつり合いの式を 立てる。 どちらでも解ける。 センサー40 物体が面に接しているとき, 垂直抗力 NO (1) 水平面を重力による位置 エネルギーの基準面とする。 1 mu-mo+mg(r+rcos6) 2 2 ゆえに、 v= vo2gr (1+cos)[m/s] ....... ① 垂直抗力の大きさを N[N] とすると, 地上から見た円運動の運動方程式は, m-=N+mg cose r これに”を代入し、整理すると, 2 mvo N= -mg (2+3cos0) 〔N〕 r rcost0 mg 別解 小物体から見ると,円の半径方向にはたらく力は,実際 にはたらく力のほかに、円の中心0から遠ざかる向き に遠心力がはたらいている。 半径方向の力のつり 合いより, N+mg cose-m-00 (量的関係は上と同じ) r 等速円運動では、円の接線方向にも加速度があり、物体か ら見た場合、接線方向での力のつり合いを考えるためには,接 線方向にはたらく慣性力を考える必要がある。 (2) (1)より,00π[rad] では, 0が小さくなるにつれて, v, Nはともに減少していく。 点Bを通過するためには,点B でぃ> 0 かつN0 であればよい。 ①より, 0=0を”に代 入して, v= Vo 4gr よって, v4gr>0 ゆえに,vor 2 mvo また,②より0=0をNに代入して, N= 5mg r よって, ③ ④ を比較すると, V≧0(面から離れない条件) が ● の条件を決めることになる。 ③ ④がともに成り立つためには,vo gr V 2 mvo r - 5mg≧0 ゆえに、gr 9 9 円運動 7

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