2番と3番の問題が分からないです。 2番はR/hではダメな理由は何ですか？ 3番の無限遠とはどういうことですか？

基本例題 40 万有引力による位置エネルギー 203,204 解説動画 地球の表面から速さで鉛直上方に物体を発射したとき、 到達する最大の 高さんを考える。地球の半径をR, 地球上での重力加速度の大きさをgとする。 (1) 万有引力による位置エネルギーを考え,vo を g, R, hで表せ。 tvo (2) hが尺に比べて十分に小さいときはどのように表されるか。 (3) voを大きくすると、物体は地球上にもどらなくなる。このとき, はいくら以上にすればよいか。 g, Rで表せ。 mv²+(-GMm)=0+(-GR 12mu=GMmGMm = R R+h R GMm(1 R ここでCM=gR2 より 1/12mv=gR2.m 指針 万有引力定数G, 地球の質量Mが問題文に与えられていないので,「GM=gR2」を用いて g, Rで表す。 (1)物体の質量をmとする。 力学的エネルギー保存則より m) (G: 万有引力定数, M:地球の質量) GMmR+h-R_GMm h R+h - R R+h よって Do R+h 2gRh = R+h R h R R+h (2)んが尺に比べて十分に小さいとき,より (3) 地球上にもどらないようにするには,んが無限遠であればよい。 2gRh 2gh Vo= = ≒√2gh R+h h 1+ R このとき, より 2gRh vo=VR+h 2gR = ≒√2gR R ・+1 h

3)おもりにかかる力は向心力のみなんですか？ F＝sinθなのがよくわからないです。 遠心力や張力は考慮しないんですか？

216 Chapter 8 円運動 問8-4 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、支 君の原点に結びつけたところ順交性と来は角度をなして停止した。おもり 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まと (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) m.g.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 w → 鉛直方向の力のつり合いを考えて Scos=mg mg S= cos mg S= cos o (2) (3) 8-4 心か 円板が m 回るんだね S Scos 0 0: Img 80 (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 sine (1)の結果より Ssin0=mg =mgtane cose よってmgtan0=mrw2 おもりにはたらく向心力はSsin で,角速度 4. 半径rの円運動をするので Ssing=mrw² mgtan0=mrw² 舎 ... (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。 遠心力(=ma Ssin 0 Omro S sin mrw a=rw2 おもりは回転の中心に向心力 同心カ おもりの上に観測者を乗せて 考えると,F=mrw2 の遠心力 を上図のように受けるので 力のつり合いより Ssin=mrw² mg cos B mg tan 0=mrw² どちらも結果の式は 同じだが、考えかたが 違うんじゃ Ssin を受ける。 円運動の 運動方程式より Ssin0=mrw wwww www F ma 2 mgtan6=mrw2 ここまでやったら 別冊 P. 40~

電池が2つ以上含まれる回路の問題で、よくキルヒホッフの第二法則の使い方が分からなくなります。その例がこの問題の⑶です。 電池が1つだけの問題は電流の向きを自分で決めたら解けるのに、こういう問題だと自分で決めた向きのせいで答えが少し違ってしまいます。 何故このようなことになる... Read More

(1)X→Yの方向に電流を流せばよいので、電池の正極はa側 Pの力のつり合いより Vo mg = X Bl R1 (2)Yの方が電位が高い Vo= mg Ri Bl mg = BV Pの力のつり合いより mg =IBl オームの法則より、Ul=RI uz Bl I+2 I ①②からⅠを消去してひに mgR (Ber = (3) (ア) ug-IBX より In I=mg. Bl キルヒホッフ第2法則より V=R2+R2(I+i) V-RZI = Ri+R2 よってR2を流れる電流は Iti = Vi+RI V.Bl+mgR [A] R+R2 Bl(Ri+R2)

どうして(1)でたてた運動方程式が床から見たものなのか分かりません。普通の地面にもしBを滑らせたとしたら同じ運動方程式(ma＝-μmg)が経つと思うんですが、今回下のAが動いてるのにどうしておんなじになるのかなんだか納得行かないです(;;)

19 基 なめらかな水平面S, S2 と鉛直面 -S3 からなる段差のある固定台がある。 面 S2 上に,質量Mの直方体Aを面 S3 に接す るように置く。 A の上面はあらく,その高 さは面Sの高さに等しい。 質量mの小物 B vo S1 S3 A S2 体BとAの間の動摩擦係数をμとし, 重力加速度をg とする。いま、 B を初速v で水平面上から, A の上面中央を直進させたところ,A は運動をはじめ,ある時刻 t 以後, 両物体の速さは等しくなった。 BがA上に達した時刻を t=0とする。 時刻 to より以前の時刻 t におけ るBの速さは で,Aの速さは2である。toは3で, そのときの速さは である。 4である。また,BがA上を進んだ距離lは (岡山大)

(3)はどうして赤い字の考え方だとダメなんですか？

Ⅰ 次の文章の空欄にあてはまる数式, 図, または文章を解答群の中から選び, マーク 解答用紙の所定の場所にマークしなさい。(34点) y 0 10 m x 図1 水平方向にx軸,鉛直上向きに軸をとる。このxy面内を,大きさが無視できる [m] r 小球が運動する。 小球の質量をm[kg] とし,重力加速度の大きさをg[m/s] とする。 ひもの一端が図1の原点0に固定されていて, ひもにつながった小球が,原点0か 一定の距離 [m] を保って円運動をしている。 ひもに太さや重さはなく,空気抵抗 はないものとする。原点からみた小球の位置の方向と鉛直下向きの方向のなす角 を 0 [rad] とする。小球の速さは9によって変化し,(0) [m/s] とおく。特に, 0 = 0 における小球の速さ(0) をCMと書くことにする。小球は0の増加する方向に運動 している。 力学的エネルギー保存の法則を使うと, (1) という関係が成り立つ。 小球には重力と, ひもから受ける張力 T がはたらいている。 それらの合力のうち、 ひもに沿った方向の成分は, 向心力でなければならない。 向心力はm, v(0)に より与えられるが,その関係式は円運動が等速でなくても成り立つ。この事実を使う と、張力はT= (2) [N] と表される。 ひもがたるまずに円運動を続けるには,

物理基礎の問題です。 写真の(3)で、私は2枚目の写真のように答えを出したのですが、解答は違いました。なぜ私の答えは違うのでしょうか。

3.高さんのビルの屋上から, 小球 A を自由落下させると同時に,その真下の地面から,小球B を 速さで鉛直上向きに投げ上げたところ, 空中でAとBが衝突した。 重力加速度の大きさをg として,次の各問に答えよ。 (1)時間経過後の, A の屋上からの落下距離 JA を求めよ。 ○小球 A (2)時間経過後の, B の地面からの高さ JB を求めよ。 (3)衝突した地点の地面からの高さを求めよ Vo ○小球 B 日 12月1:

（3）についてです。 「速度が一定の場合、物体にはらたく力はつりあっている」とありますが、つりあっている場合、静止するのでは無いんですか？

質量10kgの物体に糸をつけてぶら下げ, 鉛直方向に上げ下げする。 重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 (1) 糸の張力Tが148N のとき, 物体の加速度α [m/s] の大きさと向 きを求めよ。 T 基 10kg (2) 物体が鉛直下向きに 2.0m/s? の加速度で下降しているときの糸の 張力の大きさ T [N] を求めよ。 mg (3) 物体が一定の速さ 4.0m/sで上昇しているときの糸の張力の大きさ T [N]を求めよ。 指針 物体にはたらく力は、重力 98Nと糸が物体を引く力の2力である。 正の向きを定めて、 運動方程式を立てる。 11 解答 (1) 鉛直上向きを正の向き とすると,「ma=F」 148N (3) 速度が一定の場合, 物体 より にはたらく力はつりあっ ている。 ▲T 10×α=148-98 よって a=5.0m/s 2 向きは鉛直上向き Ta a=0 T-98=0 98 N よってT=98N 198N 2.0m/s2 POINT (2) 鉛直下向きを正の向き とすると, ma=F」 AT 運動方程式 m より10×2.0=98-T よってT=78N a = F 質量 加速度 合 198N

このモーメントの釣り合いは何が間違っていますか？

物 解答番号 1 25 理 第1問 次の問い (問1~5) に答えよ。 (配点 25 ) 問1 図1のように,一端Bをなめらかに回転する小さな蝶番(ちょうつがい)で剣道 な壁に取り付けた質量 M, 長さ の一様な剛体棒 AB の他端 A に,長さの糸の 一端を結び付け, 糸の他端を鉛直な壁のP点に固定して,紙面が示す一つの鉛直 面内で剛体棒 AB を静止させた。このとき,B点と蝶番の鉛直上方にあるP点と の間の壁面に沿った距離は1であり,蝶番の大きさは剛体棒 AB の長さに対して 無視できるものとする。糸の張力の大きさを表す式として正しいものを後の ~⑥のうちから一つ選べ。ただし,重力加速度の大きさをgとし,糸は軽くて伸 び縮みしないものとする。 1 I cos 30°. Tsin30° = + cos 30°- My 壁 Mg 2 √3 Mg 2 P lcos30- ・Tsin30° 60° A 30° 'B' ② 蝶番 160° 130° 11/105300 2 図 1 Mg ST Mg /3 Mg √2 √3 Mg -62-

2番の問題です。 yについての式の立て方が分からないです。

23 床面から10mの高さの地点から,小球を速さ 5.0m/sで水平に投げ出した。 図のように x, y軸を定める。重力加 速度の大きさを9.8m/s2 とする。 (1) 小球が床面に達する直前の, 速度の成分と成分ひx, vy [m/s] をそれぞれ求めよ。 5.0m/s y4 (2) 小球が床面からはねかえった直後の, 速度の成分と成分 (3) 小球がはねかえった後に達する最高点の高さん [m] を求めよ。 4.9 vy [m/s] をそれぞれ求めよ。 小球と床面との間の反発係数を 0.70 とし,床面はなめらかであるとする。 10m h x

(2)なんですが、どうしてV0が0になるのか教えて欲しいです。

れでよくでる 図1のように、 東日本地域で記録タイマーを用いて重力加速度の大きさを測 定する実験を行った。記録タイマーをスタンドに固定しておき、記録タイマー に記録テープをセットした。 記録テープの一端にはおもりが取り付けてある。 記録タイマーは,打点が1秒あたり50回記録されるようになっている。 手で 記録テープを持って鉛直に垂らした後、記録タイマーのスイッチを入れてか ら、記録テープから手を放し落下させた。おもりが落下し始めた時刻を0とし おもりの持つ初速をDとする。 記録テープには図2のように打点が記録され 記録テープを5打点ごとに切り取り、記録テープの短い順に, A, B, C, D, E, F. ・・・・とする。 落下させた直後では記録テープAの打点が重なるので、隣り 合う打点がはっきりと区別できる打点(記録テープBの左端) をはじめの打点 として, 方眼紙に記録テープの短い順(Aは除く) に隙間が空かないように貼 り付けて図3のようなグラフを作成した。 図3の縦軸は5cm間隔で目盛が振っ てあり、横軸は時間を示し、 図2の記録テープBの左端の打点の時刻をもと して,原点と一致させてある。 また, 図3の描かれている直線は各記録テー プの端の中点をつなぐように引いた直線である。 記録 タイマー 記録 テーブ 正 図1 A B C D 5cm 40.0~ 30.0- 24.9 図2 20.0- 10.00- D .. E 805a 2013 E 時間 〔S〕