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

物理の質問です。 (1)です。 Tを分解するかmgを分解するかで答えが変わります。 今回はmgを分解していますが、どうやったら見分けがつきますか？ 問題文から判断するのでしょうか？ 教えてくださいよろしくお願いします。

がある値vをこえると,小球が面からはなれる。 vを1,0,g を用いて表せ。 (40(4) gを用いて表せ。 ヒント (1)(2) 小球は,重力、張力、垂直抗力を受け、それらの鉛直成分はつりあってい る。また、円の中心方向の成分を向心力として,等速円運動をしている。 例題28 206. 鉛直面内の円運動 長さlの糸の一端に質量mのおも りをつけ,他端を点0に固定して, 振り子とする。 糸が鉛直 方向と角をなすように, おもりを点Aまでもち上げ, 静か にはなした。 おもりの最下点をB, 重力加速度の大きさをg として,次の各問に答えよ。 XO (1) おもりをはなした直後の糸の張力の大きさはいくらか。 Q② 最下点Bにおけるおもりの速さはいくらか。 (3) 最下点Bにおける糸の張力の大きさはいくらか。 ヒント (1) このとき, おもりの速さは0なので, 向心力は0 となる。 (3) おもりは,重力と糸の張力の合力を向心力として円運動をする。 0 0 B A m 例題29

物理の円運動についての質問です。 (1)(a)で、速さvを求めるときに解説では力学的エネルギーの保存の式を立てていますが、これを運動方程式mv^2/r=mgsinθで求めようとすると正答になりません。mgsinθが向心力ではないからでしょうか。 また、解説の図aの点線矢印m... Read More

B....... 2 51. 〈半球内での物体の円運動〉 内半径Rの半球が,図1のように切り口を水平にして固定半球 されている。座標軸は,半球の中心Oを原点とし, z軸を鉛直 方向に, xy平面を半球の切り口にとる。 この半球の内面に接 して運動する質量 mの小球について考える。ただし, 小球と 半球の内面との間の摩擦および小球の大きさは無視できるもの とする。重力加速度の大きさをgとして,次の問いに答えよ。 (1) 図2のように, 小球が半球の内面に接して xz 平面内を運動 する場合を考える。 (a)z軸となす角度が0の位置から小球を静かにはなすとき, 角度0の位置における小球の速さ”および加速度の進行 方向成分αの大きさを, R, m, g, 0, 0 の中から必要な ものを用いて表せ。 (b) 6 が十分小さいとき, 往復運動の周期 T を, R, m, g の 中から必要なものを用いて表せ。 なお、 この場合, sin00 が成りたっているものとする。 (2) 図3のように、小球は半球の内面を半径rの円を描いて一 定の速さで水平に回っている。 (a) このときの円運動の角速度 1 を R,m,r, g の中から i/ Fi .) ... x 小球 m R MOOER 図 1 AZ 10 Oo` 0 図2 AZ lo 応用問題 R m x x

BからCでも力学的エネルギーは保存されますよね？ それは基準の位置が全て同じ場合なのですか？ だから、vcの値が間違っているのでしょうか

115. 力学的エネルギーの保存 長さ Z[m] の軽い糸におもりをつけた振り子がある。 図のよ うに,糸が鉛直方向と60°をなす点Aから、おも りを静かにはなす。 このとき, おもりが図の点Bと点Cを通過する ときの速さ, vc 〔m/s] を求めよ。 重力加速度 の大きさをg〔m/s2] とする。 A 60° B 5 例題25, 例題 26, 例題

Tを求めるのになんで下がだめなのか教えて欲しいです🙇‍♀️

Tsit ↑ ng shf Test. Vo my. ingeest T = mg cost? Teast = mg +1) ing I. cest X

なぜ(1)と(2)で力の成分を違う風に分けるのですか？ (2)も(1)のようにできると思ったのですが。。。

ここがポイント 58 振り子の運動では力学的エネルギーが保存される。また,おもりとともに運動する観測者から見る と遠心力がはたらき, 円運動の半径方向について力のつりあいが成りたつ。振り子の糸にそった方向 の力の成分を考える。 解答 (1) おもりには重力 mg, 糸a が引く力S1, 糸bが引く力fがはたらく。 a 0 a S1 力のつりあいより 水平方向 : Sisin0-f=0 鉛直方向 : S cos0-mg=0 mg ②式より S1=- cos A (2) 糸bを切るとおもりは円運動を始める。 おもりとともに運動する観測者から見 ると, おもりには遠心力がはたらき, 糸 にそった方向について力のつりあいが 成りたつ。 糸bを切った直後は, おもりには重力 mg, 糸a が引く力S2がはたらく。 お 図b もりの速さは0であるから, 遠心力は0である。 糸にそった方向の力の つりあいより S2-mg cos 0=0 よって S2=mgcos o 0 S₁ sin a Sicoset b f S₂ mg sin 0 mg mg mg cose 0 別解 糸にそった方向 の運動方程式を立てると

写真の問題が分かりません。（1）の（ア）はなんとなく分かりましたが、（イ）からはどのように考えたらいいのか分かりません。よろしくお願いします。 解答過程も、ほぼ進んでいませんが載せておきます。

つぎの文中の 図1のように,重さの無視できるばね定数k[N/m] のばねに質量 m[kg]の小物体が結ばれている。小物体 の位置を示すために, ばねが自然の長さとなるときの小物体の位置を原点として、図の右向きに座標軸 x を設定する。 時刻 0s において小物体の位置はOm,すなわち原点Oに位置し, またその速さはvo [m/s]で座 標軸の負の方向に移動している。 以下では,重力加速度の大きさをg[m/s']とする。 (ｱ)の解答群 1 m ① 4Vk (6) π m 2Vk (イ)の解答群 ① mv² k 6 (1) はじめに,床がなめらかで小物体との間に摩擦が生じない場合を考える。 時刻t > 0において, 小物体 の速度が最初に0m/sとなる時刻は (イ) [m] である。 m 2k -Vo (2) にあてはまるものを解答群の中から選びなさい。 (2) 77 1k 2 Vm k m km k Imm -Vo 2Vk -VO (3 8 m F k 図 1 3π [s], そのときの小物体の位置は m 2 V k m 速さ vo N 1 k 2Vm m 小物体･ -Vo 4 1 9 2Vm mk m 2k ・Vo -Vo ⑤⑤ (5) 10 π 4 ← m 2k k m -vo m ·Vo² (2) つぎに、床がなめらかではなく、床と小物体との間の静止摩擦係数がμs, 動摩擦係数がμa の場合を 考える。 時刻 t0 において, 小物体の速度が最初に0m/sとなる時刻を [s] とする。 時刻における小物 体の位置 x] [m] は | (ウ) である。 また、この位置に静止せず再び座標軸の正の向きへ運動を開始するた めの, vo に関する条件は, (エ) である。 速さ voが (エ) | の条件を満たしていると仮定し, 2回目に速度が0m/sとなる時刻を [s] とする。 時 刻から時刻までの間において, 小物体の速さが最大になるのは, 小物体の位置が(オ) [m]のとき (カ)である。 である。また、時刻たにおける小物体の位置 x2 [m]を,x] を用いて表わすと,x2=

振り子が最下点を通るとき、糸の張力の大きさとおもりが受ける重力の大きさは、どちらが大きいか、または等しいか。 という問題で、最下点での力に関しては理解出来ました。ここで質問なのですが、逆に最も振り子が振れた時(いちばん左、右などに行った時)では、重力の、円の中心へ向かう方... Read More

慣性力と円錐振り子の問題(2)について質問です。 このとき、円運動をしていても小球に遠心力が働かないのは、観測者は円運動せずに静止しているからという認識で合っていますか。 よろしくお願いします🙇‍♀️

67. 慣性力と円錐振り子 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Oに, 長さ1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の加速度等加速度直線運動し ている電車内から見て, 小球が点O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。 m 図 1 図 2 [18 東京都市大改〕 49,53,56,57

(1)について質問です。 ばねが伸びたときのばねの長さがL/cosθとなる理由を教えていただきたいです。 よろしくお願いします🙇‍♀️

63. ばねによる円錐振り子 図のように,固定 S された点Pから鉛直に下ろした線と, なめらかな水 平面Sとの交点をOとする。 OP の長さはLである。 このとき自然の長さL, ばね定数kの軽いばねの一 端をPに固定し、他端に質量mの小球を取りつけ る。 小球が点Oを中心として, 水平面上を速さ”で 等速円運動するとき, ばねとOP とのなす角が0である。 重力加速度の大きさをgとする。 (1) 小球にはたらくばねの弾性力の大きさFを, k, L, 0 を用いて表せ。 (2) 小球にはたらく力は鉛直方向につりあっている。このことから, 水平面が小球に及 ぼす垂直抗力の大きさをNとすると, Fcos0=アとなる。 一方, 小球は水平面 上を等速円運動しているので, その運動方程式はイ= Fsin0 となる。 空欄を 埋めよ。 ヒント 62. (エ) 糸が切れたとき、小球は円の接線方向, すなわち水平方向に飛び出す。 m k LAOHA