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Science Junior High

(2)と(3)が分かりません。解説よろしくお願いします。

3 仕 仕事に関する実験①, ② を行った。 図1 →教科書p.209~212 本誌p.96 ・ 表は, その結果である。 ただし, 動 滑車と糸の摩擦や,糸の重さは無視ばねばかり 糸 できるものとする。 また, 糸は伸び 縮みしないものとする。 (山形) おもり、 実験① 図1のように、ゆっくりば ねばかりを真上に引いておもりを 10cm 上昇させ, ばねばかりの my 示す値を調べた。 実験② 実験1で用いたおもりと, 重さのある動滑車, ばねばかりを用いて, 図2のような装置を組み, ゆっくりばねばかりを真上に引いておもりを 10 cm 上昇させ, ばねばかりの示す値を調べた。 9 Z(1) 実験②において ばねばかりを引いた距離は何cmか, 求めなさい。 (2) 実験②で用いた動滑車にはたらく重力の大きさは何 N か, 求めなさい。 (3) 実験と実験2を比べたとき, ばねばかりが糸を引く力のした仕事につ いて、仕事の大きさの関係を述べた文として適するものを,次のア~ウか ら選びなさい。 ア. 実験①の方が大きい。 イ.実験②の方が大きい。 ウ.実験① と実験②は等しい。 ものさし 表 実験① 実験 ② 糸 動滑車 ばねばかりの示す値[N] 1.60 0.94 ● 4 小球の運動とエネルギー →教科書p.192, 198,219, 220 本誌p.84,88,102 心をな 図 1

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124番の問題のマーカーで囲ったところの代入の途中式が分かりません。どのように計算するのか計算の仕方がよく分かりません!わかる方よろしくお願いします

解説 Aが受ける垂直抗力をN, 動摩擦力をF', 糸の張力をTとする と, A,Bが受ける力は図のように示される。 Aが受ける鉛直方向の力 のつりあいから、N=10×9.8=98Nであり、動摩擦力F' は, F'=μ'N = 0.50×98=49N となる。 A,Bのそれぞれが運動する向きを 正として、加速度をaとする。 各物体が受ける運動方向の力の成分の和 A: T-49〔N〕 B: 20×9.8-7=196-T 〔N〕 それぞれの運動方程式は、 A:10g=T-4 ...① B: 20a 196-T 2 式 ① 式 ② から、 30g=147 α=4.9m/s2 これを式①に代入してTを求めると, 10×4.9=T-49 T=98 N 124. 滑車につるした物体の運動 M-m (sinetμ'cose). 加速度: M+m (1+sino+μ'cost) Mmg_ 張力: M+m 指針糸で連結されて運動するので,物体A,Bの加速度の大きさは 等しく, 糸から受ける張力の大きさも等しい。 各物体の運動の向きを正 として, A,Bの運動方程式を立てる。 なお, Aは斜面下向きに動摩擦 力を受けている。 B: Ma=Mg-T 解説 Aが受ける垂直抗力をN, 動摩擦力を F', 糸の張力をTとする と, A,Bが受ける力は図のように示される。 Aが受ける斜面に垂直な 方向の力のつりあいから, N = mg cost であり, 動摩擦力 FV は , F' =μ'N=μ'mg cost となる。 A, Bが運動する向きをそれぞれ正とし て、加速度をα とする。 各物体が受ける運動方向の力の成分の和は, A: T-mgsind-μ'mg cost B:Mg-T それぞれの運動方程式は, Ama=T-mgsin0-μ'mgcost... ① 式 ① 式 ② から a= g (M+m)a={M-m (sind+μ'cost)}g M-m (sin0+μ'cosf) M+m これを式②に代入してTを求めると, T=M(g-α)= A (1+sin(+μ'cos0) Mmg M + m 正の向き mgsino 126. 連結された物体 解答 (1) 0.35mg (2) 加速度:0.10g, AB間の張力: 0.90mg, BC間の張力: 0.45mg 指針 (1) 動摩擦力は, 「F'=μ'N」から求められる。 (2) 各物体の運 動方程式を立てる。 BとCは,同じ大きさの動摩擦力を左向きに受ける。 【解説 (1) 物体Bが受ける鉛直方向の力のつりあいから,垂直抗力 したがって, 動摩擦力の大きさは 0.35mg N 8 る動 げる 10×981 DA 下向 受け を妨 る。 に平 向に A mg 度や糸 [F=" る。 3つ

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Science Junior High

(2)の(a)がウになるのですが、何故でしょうか?どのような計算ですか?

あとの (1)~(3) の問いに答えなさい。 ただし, 質量100gの物体にはたらく重力をINとし,糸と 道具や斜面を使用したときの仕事について調べるため、 次の実験を行いました。 これに関して、 動滑車の質量や摩擦, 空気抵抗は考えないものとします。 実験 ① 図1のように、質量が200g 図1 76 15 (物体Pと反対側)を手で真上に引き 物体Pを水平面から40cm引き上げた。 を動滑車に通したあと, もう一方の糸の端を手で真上に40cm引き, 物体を水平面 図2のように、動滑車と物体Pを糸でつなぎ, 別の糸の一方を支柱に固定し,糸 から20cm引き上げた。 ③ 図3のように, 物体Pを斜面上に静止させたあと, 物体Pにとりつけた糸を斜面 に固定した定滑車に通し, 糸の端を手で真上に50cm引き上げたところ, 物体Pの 高さは,もとの位置から20cm高くなった。 図2 ② 40cm 物体P 140cm DAY 水平面 X 200gの直方体の形をした物体Pに糸をとりつけ, 糸の端 支柱 140cm 動滑車 物体P 120cm 水平面 図3 定滑車 物体P 20 cm 水平面 ALB (1) 実験①で,物体Pを40cm引き上げるのに2秒かかった。 このとき物体Pがされた仕事の 仕事率はいくらか。 単位も含めて書きなさい。 afw (2) 次の文章は、道具や斜面を使用したときの仕事について述べたものである。あとの(a), (b)の 問いに答えなさい。 A ②③ エ ①と②と③ と考えられ 実験の ① ~ ③ において,物体Pがされた仕事の大きさが等しいものは る。 において, 道具や斜面を使用しても使用しなくても, 物体P を動かすのに必 要な仕事の大きさは,物体がされた仕事の大きさと同じになる。 このことをy という。 -5- 50cm X 10.4 2 0.8 0.4 21.8 (a) 文章中の X に共通してあてはまる内容として最も適当なものを、次のア~エのうちか GESCX (6) ら一つ選び、 その符号を答えなさい。 ア①と② イ ①と③ (b) 文章中の y にあてはまる最も適当なことばを書きなさい。 QUAGRINTANS 20.01 て 仕事のは JULISHS (3) 実験の①のあと, 物体Pを水平面から40cm引き上げた状態から行ったことで,物体Pが最 も大きな仕事をされたものとして適当なものを、次のア~エのうちから一つ選び、その符号を 答えなさい。 ア 4秒間で20cm引き上げた。 1秒間で15cm引き上げた。 イ 高さを維持したまま1分間静止させた。 エ 高さを維持したまま50cm水平方向に動かした。 6

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この問題の(4)の解き方教えてください🙏🏻

物体にはたらく力について調べるため、 次の実験 1 ~3を行いました。 これに関して, あとの (1)~(4) の問いに答えなさい。 ただし, ひも, 糸,動滑車およびば 10 び縮みはないものとします。 また, 質量100gの物体には の体積は考えないものとし、 おもりの変形, ひもや糸の伸 ねばかりの質量, ひもとそれぞれの滑車との間の摩擦,糸 たらく重力の大きさをINとします。 実験1. ① ひもの一端を天井にある点Aに固定し, 他端を動滑 ないだ装置を用意した。 また, 水の入った容器の底に 車, 天井に固定した定滑車Mを通してばねばかりにつ 沈んだ質量1kgのおもりを、糸がたるまないようにし て、動滑車に糸でつないだ。 図1 ②図1のように, 矢印( ) の向 きに、 手でばね ばかりをゆっく りと引き, おも りを容器の底か ら高さ0.5mま で引き上げた。 このときおも りは水中にあり、 図2 B 動滑車・ 糸 おもり、 点B側のひも 糸 0.5[m] 定滑車N 分銅- A ばねばかりの目 もりが示す力の大きさは4Nで,手でばねばかりにつ ないだひもを引いた長さば 1mであった。 120° ③さらにばねばかりを同じ向きに引き, おもりが水中 から完全に出たところで静止させた。 このときばね ばかりの目もりが示す力の大きさは5Nであった。 実験 2. ① 実験1の装置から,動滑車,点Aに固定したひもの 一端および水の入った容器を取り外した。 ②図2のように, ひもの一端を天井の点Bに固定し, おもりをひもに糸で直接つないで, ばねばかりを実験 1と同じ向きにゆっくり引いておもりを静止させた。 このとき, ひもに糸をつないだ点を点O, ひもが定滑 車と接する点を点Pとすると, ∠BOP の角度は 120°であった。 YO 点P側のひも おもり 糸 D おもり 60° 一定滑車M Q ひも 水 60° 容器 60° 天井 ばねばかり 一定滑車M ひも 実験 3. ① 実験2の装置の点Bに固定したひもの一端を外し, 天井に固定した定滑車Nを通して, 質量600gの分銅 GM をつないだ。 ② 図3のように, ばねばかりを実験1と同じ向きに ゆっくり引いておもりを静止させた。 このとき, ひも が定滑車Mと接する点を点Q, ひもが定滑車Nと接す る点を点Rとすると, 点と点Qは同じ水平面上にあっ た。 図3 ひも 一定滑車M 天井 ばねばかり 天井 (1) 次の文章中の 書きなさい。 ばねばかり 第7章 運動とエネルギー にあてはまる最も適当なことばを 実験1のように, 動滑車などの道具を使うと、 小さ な力で物体を動かすことができるが、物体を動かす距 離は長くなる。 このように、同じ仕事をするのに, 動 滑車などの道具を使っても使わなくても仕事の大きさ は変わらないことをという。 図4 (2) 実験1の①で、水の入った容器の底にあるおもりには たらく浮力は何Nか, 書きなさい。 (3) 図4は, 実験2で、 おもり を静止させたときのようすを 模式的に表したものである。 このとき, 点B側のひも, 点 P側のひも, およびおもりを つないでいる糸が点Oを引く 力を,図4中にそれぞれ矢印 でかきなさい。 ただし, 方眼 の1目もりは1Nの力の大き さを表している。 また, 作用 点をで示すこと。 (4) 実験3の②で, 点 R, O. Qの 位置と各点の間の長さは図5のよ うになっていた。 このとき, ばね ばかりの目もりが示す力の大きさ は何Nか, 書きなさい。 91 INU [20] 点B側のひも点P側の 日ひも 図5 33+ 糸 今おもり- LITTTTH -1.0m/Q 0.8m 10.6m <千葉県 > C

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Physics Senior High

(1)についてです。 解答ではAとBの運動方程式を連立方程式にして解いていますが、私はAの運動方程式だけに注目してa=Mg-T/Mにしました。連立方程式にしなければいけない理由がわからないので解説お願いします。

が、 fは求められない。 基本例題 162物体の運動 定滑車に糸をかけ,その両端に質量Mとmの物体 A, B をつる す。Bは地上に,Aは高さんの所にある。糸や滑車の質量を無視 し, M> m, 重力加速度の大きさをg とする。 物体Aを静かには なして降下させるとき,次の各量を求めよ。 (1) Aの加速度の大きさa (2) Aをつるしている糸1の張力の大きさ T (3) 滑車をつるしている糸2の張力の大きさS (4) Aが地面に達するまでの時間 t と, そのときのAの速さ 2Mm これより, a, T を求めると g T= M+m9 (3) 滑車には張力Sと2つの張力 Tがはたらいて, つりあうので S=2T= 4Mm M+m9 (4) Aが地面に達するまでに, A はん進む。 2h =1/12/2012よりに a a= 77 解説動画 M-m M+m 2(M+m)h (M-m)g 201 S2 TR T BETAL Sam8.0156 指針 A,Bは1本の糸でつながれているので,加速度の大きさαも糸の張力でも等しい。 各物 体ごとに,はたらく力の合力を求め、進行方向を正としてそれぞれ運動方程式を立てる。 解答 (1), (2) A,Bにはたらく力は右図となるので, 運動方程式は A : Ma=Mg-T TS B: ma=T-mg M Mgh BT a 糸 1 m Mg TA T TA AT a B 0

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