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Science Junior High

(2)の②の解説お願いしたいです

4 の分解 おもりを1人で持つ場合と, 2人で持つ場合とで引く力の大きさにどれくらいのちがいがあるか調べるため, 次の実験を行った。これについて, あとの問いに答えなさい。 実験 図1のように,ひもAとばねばかりを用いておもり X を持ち上 げて空中で静止させたときの, ばねばかりの示す値を調べた。 次に, 図2のように、ひもB.Cとばねばかりを用いておもりXを持ち上 げて空中で静止させたときの, ばねばかりの示す値を調べた。 (1) 次の文章中の ① ② にあてはまる語句を書け。 図2でひも B. Cが引く力は, 図1でひもAが引く力を分けた力 である。 このように,ひもAが引く力と ① はたらきをするひも B,Cが引く力を,ひもAが引く力の② という。 同じ [ ] ②[ 分力 ] (2) 図1の方法でおもり X を持ち上げて静止させたとき, ばねばかりは8Nの値を 示した。図3は、この結果をもとに,ひもAがおもりXを引く力を力の矢印で表 したものである。 □ ① 図2の方法でおもり Xを引いたとき, ひも B,Cがおもりを引く力を. 力の 矢印で図3にかけ。 ②図2の方法で調べたとき, ひもB,Cにとりつけたばねばかりが示した値はそれぞれ何Nか。 B{ 5 [N] C[ 5 N] ③図2の方法で,ひも B,Cの間隔(ひもB.Cのなす角) を広げると, ばねばかりの示す値は、間隔を広 げる前に比べて,どのように変化するか。 次のア~ウから選び、記号で答えよ。 ア 小さくなる。 イ 大きくなる。 ウ 変わらない。 図1 おも ひもB 図3 図2 おもり X P ひもA- イ ひも

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Physics Senior High

高校生物理基礎の問題です 赤枠で囲った問題の解説にある 三つの 0 はそれぞれ何エネルギーが 0 であることを示しているのか教えてください。

第5章■仕事と力学的エネルギ リード] D 110 保存力以外の力の仕事 図のように床と斜面 がつながれている。 床のAB間はあらいが、他はなめら かである。 床の一部分にばね定数kのばねをつけ, 一端 に質量mの物体を押しあてて、 ばねを縮めた。 AB間 の物体と床との間の動摩擦係数をμ',距離をS, 重力加速度の大きさをgとする。 (1) ばねを解放したとき, 物体が点Aに達する直前の速さを求めよ。 Ammun B (2) 物体は点Bを通過後,斜面を上り, 最高点Cに達した。 Cの床からの高さんを求めよ。 もどってきた物体がばねを縮めた。ばねの最大の縮みxを求めよ。 →例題 24,113 応用問題 112 仕事と運動エネルギー■ 質量2.0kgの物体が, なめらかな水平面のx軸上の原点Oを速さ3.0m/sで通過 した瞬間から,速度の方向を含む鉛直面内で一定の角0だ け上向きに力F [N] を加えた。 力Fの大きさは移動ととも に右のグラフのように変化する。 また, cos0=0.80 とす る。 111 力学的エネルギーの保存 ばね定数k [N/m] の軽いつる 巻きばねの一端を固定し、他端に質量m[kg] のおもりをつるして, おもりを下から手で持った台で, ばねが自然の長さになるように支 える。 重力加速度の大きさをg[m/s'] とする。 (1) 台をゆっくりおろしていくとき, x [m] だけ下がった位置で台 がおもりを支える力の大きさ F [N] を求めよ。 (2) おもりが台から離れるときのばねの伸びx] [m] を求めよ。 つりあい (3) はじめの状態で台を急に取り去った場合, 最下点でのばねの伸びx2 [m] を求めよ。 (4) おもりの最下点について, x1 と x2 の差が生じた理由を述べよ。 ➡115 (1) 力Fが物体にした仕事Wは何Jか。 (2) 物体が x=10m の点を通過する瞬間の速さは何m/s か。 0 F[N] 8.0 2.0 0 mmmmmm 10m 自然の長さ CQ 10 lllllllllll h ■■ ■■ x (m) -102 ヒント 112 カFの分力 Fcose のみが仕事をする。 (F-x 図の面積) × cos0が,Fのした仕事となる。 てい mi と 放した の 化を Imgs 111 112 ここがポイント 軽いつる巻きばねなのでばね自身の重さは無視できる。 これはばねを縦につるしても、おもりを取 りつけなければばねは伸びないということである。 (1) おもりを支えながら台をおろしていく場合、 おもりは台が上向きに支える力によって仕事をされ、 力学的エネルギーは保存されない。 (1) 台をゆっくりおろしているので, おもりは等速運 動をしている。 よって, おもりにはたらく力はつ りあっている (おもりにはたらく力の合力は0であ る) から,上向きを正として, aより力のつり あいの式はkx+F-mg=0 ゆえに F=mg-kx [N] (2) 台がおもりを支える力が0になるとおもりは台か ら離れる。 (1) の結果において, x=xのとき F0 となるから (3) 台を急に取り去った場合、 おもりには保存力である重力とばねの弾性力のみがはたらくので、力学 的エネルギーは保存される。 0-mg-kx₁ よって mg - [m] (3) 自然の長さの位置を基準水平面とする(図5)。 はじ めの位置と最下点での力学的エネルギー保存則より 0+0+0=0-mgx2+ 100 0=-—-kx (x₂-2mg) 0皿 2mg k 0より [m] (4) 台をゆっくりおろしていく場合は、おもりを支え る力によって負の仕事をされ力学的エネルギーが 減少するが, 台を急に取り去った場合は力学的エ ネルギーが保存されるため。 -xcos 0 自然の 長さ 2.0 第5章■仕事と力学的エネルギー ばねの 0 はじめ 水平面 図b mg 解答 (1) 力Fが物体にした仕事を W [J] とす F(N) 4 ると, F-x 図の面積より 18.0 W= (2.0+8.0)×10 2 cos0=0.80 であるから W=40J 10 (2) x=10mでの物体の速さを [m/s] とすると, 物体の運動エネルギー の変化は、物体にされた仕事に等しいので「1/12m-1/2m -mv² =W₁ よ り 1/23×2.0 × -/1/3×2.0×3.0°=40 Cheeeeeeeeee よってv=7.0m/s 最下点 ここがポイント 力の大きさが変化するので 「W=Fxcose」 の式にFの値を代入することはできない。 力Fの分力 Fcos0 のみが仕事をするので, (F-x 図の面積) × cos0 が F のした仕事となる。 また、物体の運動エネルギーの変化 = 物体にされた仕事の関係が成りたつ。 51 「ゆっくり」 とは 「力のつ りあいを保ちながら」という ことである。 2 (2)の結果と比べると2 信伸びていることがわかる。 したがって, おもりはつりあ いの位置を中心に はじめの 位置を最上点, ばねの伸び の位置を最下点として振動す る。 @__mv²+W= 2mo (はじめ+仕事終わり) を用いてもよい。

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Science Junior High

理科 (6)と(7)の解き方の説明を教えてください🙏

●仕事の原理 図1のようにして, A,Bの2人が同じ重さの荷物を床から0.9mの高さまでロープでゆ っくりと引き上げた。 このとき荷物にはたらく重力の, 斜面に平行な分力 F は, 50Nであ った。ただし、斜面に摩擦力はないものとし、 質量 100gの物体にはたらく重力の大きさを 1N とする。 50N 1.8m 3m 0,9m (1) Aがロープを引く力は何Nか。 (2) Aがした仕事の量は何Jか。 (3) (2) は, B がした仕事の量に等しい。 斜面のような道具を使っても使わなくても仕事の 量が変わらないことを何というか。 (4) 道具を使っても仕事で得をすることはできないのに, 道具が利用されるのは,どのよ うな利点があるからか。 (5) 図1よりも角度の小さい斜面で、この荷物を0.9mの高さまで引き上げるとすると, ロープを引く力の大きさや引く距離は、図1のAと比べてどのようになるか。 (6) この荷物の質量は何kgか。 (7) 図2のようなてこを使って, この荷物を 0.9m 持ち上げたい。 てこの端には何Nの力 を加えればよいか。 また, てこの端を何m 押し下げればよいか。 図2 【解答】 == B .5m (1) 50 N (2) 90 J (3) 仕事の原理 (4) 道具を使うと, 小さな力で重い物体を動かすことができるから。 (5) 力の大きさ・・・小さくなる 距離・・・大きくなる (6) 10kg (7) 力の大きさ・・・60N 押し下げる距離・・・・1.5m

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