車内から見た場合の重りの動きは実線の丸の方でよろしいのでしょうか？

2m m+r (別解)のと,eー1の式, u-Uーー(ル-0) を連立させて解く。 EX2 前間で,エレベーターの床から が切られるので,水平投射に入り、放物 線を描いて落ちていく(下図)。 このように運動は誰が見るかでまるで 変わる。だから「観測者」が重視される。 切ると,おもりが床に達するまでの時間tはいくらか。 84 85 エレベーター内の人は,見たままに B2 運動方程式を立てればよい。この人が a 見た加速度をaとすると, a=g+a 「mag mg 動いているか。 ma=mg+ ma 重力 慣性力 いくそ 慣性力 この間。電車も右へ動く 等加速度運動だから h==at" 2h .=a+d 慣性力を入れれば、乗物(土物。 の動きは封じ込められる 図1 mg 図2 83 力のつり合いより mg N+ma=mng 慣性力 この例のように慣性力は力のつり合いに限らず, 運動方程式でも伸、 だ。これを地面に静止した人が見て解こうとすると一一上昇中に糸を知。 たおもりは投げ上げ運動に入る。 それにエレベーターの床が追いついてい。 ーというわけで大変やっかいなことになる。それをおもりが動いてい。 力のつり合いは . N=m(g-a) m(g-a)は見かけの 重力で、もしa=gと すると(箱を自由落下 させると),N=0となり無重力(無重量) T sin0=ma Tcos 0= mg 水平 船直 mg 号より tan0=9 M の+2 より(sin 0+cos?0=1) T=(ma)+(mg) ;T=m/g+a 状態に入る。 |りょく けにしたのが慣性力の威力というわけだ。 84 箱の中で見れば Pは慣性力ma に 慣性力 よって引きずられる (別解)重力と慣性力の合力である見か けの重力mg'をつくって考えてもよ い(図2)。これと Tがつり合うから, 灰色の直角三角形に目をつければ High エレベーター内の人にとっては, 重力と慣性力を合わせて考えると、。 つも mg+ma=m(g+a)の一定の力が下向きにかかっていることにな まるで重力のようだというわけで,m(g+a)を見かけの重力,o4。 かけの重力加速度と呼んでいる。上の例は「g+々での自由落下, わけだ。では,エレベーター内で物を放り投げたらとう見える? 一もちろん, 答えはg+αでの放物運動だ。 1 - But ことになる。運動方 動摩擦力 程式は,箱に対する 加速度をaとして tan0= ma_c mg g ma= ma-4mg a=d-g Tは斜辺の長さに等しい。 82電車が水平右向きに加速度αで進んでいる。電車 内につるされた質量 m の振り子が0だけ傾いてい る。糸の張力カTと tan0を求め,m,g, αで表せ。 糸を切ると,車内で見ておもりはどのように動くか。 跡を描け。 =a-1 g)? より 糸を切るとおもりは mg'により “自 由落下”をし、直線的に(0方向に)床に 落ちる。 21 a-Hg (参考)もともと慣性力maが最大摩 擦力mgをこえないと動き出さない から ma>omg 83 箱の中に質量m のおもりが置かれ, 箱が下向き にaの加速度で動いている。おもりが箱から受ける 垂直抗力Nはいくらか。 a>Hg24g 答えの平方根の中は正となる。 なお,地上で静止している人が見れば, おもりは水平方向に動いている状態で糸 POINTG *エネルギー年左則

4ばんおしえてください

動をしている観測者から質 F 重力 重力 量mの物体を見たとき, 物体には,本来の カFのほかに, 慣性力 -māがはたらく ように見える。非慣性系を基準にしたとき の物体の加速度を α'とすると,非慣性系で で運動している。 の運動方程式は, の遠心力 観測者が物体とともに円運動をす るときの慣性力。半径r[m], 角速度の [rad/s]で, 物体とともに等速円運動をす る観測者の立場(非慣性系)を基準にすると, 物体には,回転軸から遠ざかる向きに遠心 力がはたらく。遠心力の大きさ F'[N]は, 慣性系(地上)から見 ると、物体は加速度 非慣性系(車内)から 見ると,物体は静止 している。 ことき。 ma'=DF+(-ma) /20 遠心力 A 弾性力 弾性力 回転 回転 時刻い 地上から見ると, 弾 性力を向心力として 円運動をしている。 台上から見ると,弾 性力と遠心力がつり あって静止している。 F'=mro'=m- ひ? …0 フ=1 プロセス次の各間に答えよ。 -10- Process 直角は何rad か。また, 60° は何rad か。 2 物体が一定の速さで円運動をしている。このとき, 物体の速度と加速度はそれぞれど の向きであるか。また, 物体が受けている力の合力はどの向きか。 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カの大きさは, ど ちらが大きいか, または等しいか。 4 質量1.0kgの物体が, 半径1.0mの円周上を 6.0s間に3.0回転の割合で等速円運動を している。周期, 速さ, 角速度, 向心力の大きさをそれぞれ求めよ。 5 速度 72km/h の車が, プレーキをかけて 10s後に止まった。この間の運動を等加速度 直線運動として,車内にいる質量50kgの人が受ける慣性力の大きさを求めよ。 6 小型車が速さ 36km/hで, 半径 20mのカーブを曲がっている。小型車に乗っている 質量 50kg の人も同じ運動をしているとして, 人が受けている遠心力の大きさを求めよ。 Ans. 3 2 速度:円の接線の向き, 加速度:円の中心の向き,合力:円の中心の向き 6 2.5×10°N -rad, π rad 5 1.0×10°N 4 2.0s, 3.1m/s, 3.1rad/s, 9.9N 3張力の方が大きい

(4)の解説の3行目の式はどうやって導くのか教えてください！

図のように長さLの軽い糸の一端を点0に固 13 定し,他端には質量 m のおもりをつけ振り子を Q 0 lo°作った。点0の真下でOから-Lの位置Pには L 2 釘がある。いま, 糸がたるまないように点0 と同 じ高さQまでおもりをもち上げて静かにはなした。 おもりが最下点Rを過ぎると, 糸は釘に引っかか り,釘を支点として振り子がふれる。重力加速度の 大きさをgとして以下の問いに答えよ。 (1) おもりがQからRに達するまでに,糸がおもりに対してする仕事はいくらか。 P L 0 S R R (2) おもりが最下点Rに達したときの速さはいくらか。 (3) 鉛直方向と糸のなす角が0となる点Sにおもりが達したときの速さはいくらか。 Cos 2 2 点Sにおもりが達したところで糸が突然切れ, おもりは放物運動をはじめた。 この放物運動で、お もりが点Rと同じ高さの点 R' を通る瞬間の,おもりの速度と水平方向がなす角度は aだった。 (4) 0=60°の場合, cosa の値を求めよ。 m(チ- -og9): n 2。 Cos s

(1)の答えが0なのですが、どうしてこうなるのか教えて下さい🙏

|3 図のように長さLの軽い糸の一端を点0に固 Q 定し,他端には質量 m のおもりをつけ振り子を -L 0 6 lo作った。点0 の真下でOからLの位置Pには L 2 P 釘がある。いま,糸がたるまないように点0と同 じ高さ Qまでおもりをもち上げて静かにはなした。 おもりが最下点Rを過ぎると,糸は釘に引っかか り,釘を支点として振り子がふれる。重力加速度の 大きさをgとして以下の問いに答えよ。 (1) おもりがQからRに達するまでに,糸がおもりに対してする仕事はいくらか。 0 'S R R° α

張られた振り子の固有振動数は何通りあるか 振り子の固有振動数は何通りあるか この2つを教えてください。

(1) 回答では糸にそった方向で力のつりあいの式が立ってます。 鉛直方向で見て『Tcosθ=mg』の力のつりあいの式を立てるのはだめな理由を知りたいです🙇‍♂️

206.鉛直面内の円運動 長さ1の糸の一端に質量mのおも りをつけ,他端を点Oに固定して, 振り子とする。糸が鈴直 方向と角0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。 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。 (2) 最下点Bにおけるおもりの連速さはいくらか。 (3) 最下点Bにおける糸の張力の大きさはいくらか。 0 A m 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。 例題29 解説)(1) 糸の張力の大きさを T,とすると, の7 糸に沿った方向の力のつりあいから, T-mgcos0=0 (2) 最下点BからAまでの高さは, 1(1-cose)である (図)。最下点Bを基準の高 さとして,点AとBとで, 力学的エネルギー 保存の法則の式を立てる。求める速さを»と 速さが0なので, 糸に 沿った方向の力はつりあ う。0でなければ, おも りには向心力がはたらき、 糸に沿った方向の力はつ りあわない。 mg cosé Icose| 0 A T;=mgcos0 ロー. T。 T」 B mg Vmg (3) 糸の張力と重力は つりあっていない。振り 子の運動では,糸の張力 の大きさは一定ではなく, おもりの速さによって 刻々と変化する。ca すると、 mgl(1-cose)= -mv? …① ひ=V2gl(1-cos0) (3) 重力と糸の張力の合力が向心力となる。このときの糸の張力の大 きさをT,とすると, m-=Fから, ー=T,-mg ……② m 式0, 2から、 式のをmu'について 整理し,その値を代入し ている。 T;=mg+m- mg+2mg(1-cos0)=(3-2cos0)mg ニ

この計算の途中経過が分かりません。教えて頂きたいです🙇🏼‍♀️

050 そ33ル 0.18 2T

2年生の物理の範囲です 【単振り子】【ばね運動】を使うと思います…💦 解説よろしくお願いします！ 早めにやって欲しいです🙇‍♂️

図のように,なめらかな水平面上にばね定数kのばねを置き, その左端は固定し,右端には 質量mの小さな物体 Aをつける。一方,長さ1の糸に, 同じ質量mの小物体Bをつけ, 糸の他 端を一点O に固定する。糸をゆるめることなく,糸が鉛直線と角度0をなすように, 物体B を保って,静かに点Pより離したところ, 物体BはO点の鉛直下方で静止していた物体Aと 速さいで衝突した。ただし, 物体BとAとの衝突は完全弾性衝築であり,重力カ加速度の大きさ をgとする。また,糸とばねの質量は無視でき, @は小さく振り子の等時性が成り立つ。以下 の各問いに答えよ。 C-l A! 0000000 (1) 物体Bを静かに離した時のcos0の値を求めよ。 (2) 物体BがAと衝突する直前の糸の張力の大きさを求めよ。 (3) 物体Bを静かに離してから, 物体Aと衝突するまでの時間を求めよ。 (4)衝突直後の物体AとBの速さをそれぞれ求めよ。 (5)衝突後,ばねの縮みは最大いくらになるか求めよ。 (6)再び,ばねが伸びて物体AがBと衝突し, Bは最初の状態に戻り,それ以降, この運動を繰り返す。この場合の繰り返し周期T を求めよ。 (7) 物体Aの速度いと時間の関係をvーtグラフで表せ。ただし, Aの速度は右向きを正とする。また, 物体AとBが初めて衝突し た時刻を0として, 1繰り返し周期分(時刻T)以上の運動について描くこと。

1枚目の下線部について この式は写真2枚目の様に右辺のmにだけ①式を代入していますが、なぜ左辺には代入しないのですか？

2浮力と単振動 STEP2)(1) 間違えやすい問題を攻略しよう STEP 2) 例題日物体は単振動をしている?├ 帯度。の水中に断面積 S, 長さ 1,質量mの円筒形の物体を入れると,上面が 水面から高さ 。だけ出た状態で静止した。 このときの上面の位置を原点Oと して鉛直上向きにx軸をとる。上面を水面の位置:z=-)まで下げて静かに手 をはなすと,物体は鉛直方向に単振動をした。水の抵抗や水面の位置の変化は 無視できるものとし, 重力加速度の大きさをgとする。 (1) 物体の質量mを, p, S, 1, Iを用いて表せ。 (2) 上面の位置が任意のrのときの物体の加速度をaとして, m, a, I, p, S, gを用いて物。 上面-S 0 Tor 問1 下面 の運動方程式を表せ。 (3) 単振動の周期Tと物体の上面が到達する最高点の位置ェをそれぞれ求めよ。 ココを間違う 力のつり合いの位置からの変位がェのとき, 合力が一Kxの形になれば, 質量 mの物体の選 K 2元 =2元 の m 周期T= 動はばね定数Kのばね振り子と同じように, 角振動数 の= の単振動になる。単振動では力のつり合いの位置が振動の中心になることにも注意しよう。 V m K 解答例 S 浮力 (1) 物体にはたらく浮力の大きさは物体が排除した流体の重さ に等しい。力のつり合いの位置で物体が排除している水の体積 は S(I-z)であるから, 浮力の大きさはoS(1-x)g と表される。 力のつり合いの式は OS(I-zo)g-mg=0 a介 浮力 -To - Io x mg- 問2 水平 mg 体を 力のつり合い の位置 よって,m=pS(I-ro) … (答) (2) 右図より, 物体の上面の位置がェのとき, 浮力の大きさは S{I-(Io+z)gになる。物体の運動方程式に①式を代入して を 単振動をする物体の加 速度aは、角振動数をの として、a=S. (x は振動の中心からの変 位)と表される。 これと 左式より,oを求めるこ とができる。 (参考) 振幅がわかれば, 物体 の最大の速さを求めら れる。角振動数のは は 床く ma= pS{{-(ro+z)}g-mg= pS{L-(zo+x)}g-pS(1-zo)g よって,ma=-pSgx …(答) (3) 2式の右辺の合力は -Kr (Kは正の定数)の形をしているので, 物 体は単振動をしている。 ココ K = pSgであるから, 周期 Tは (3 m T=2π K m = 2元 V oSg 力のつり合いの位置 r=0が振動の中心であり, コ …(答) 振動の端は手 をはなした位置z=-Iであるから, 振幅は x。 である。よって, 物体 2元 O= pSg の上面が到達する最高点の位置はエ=,である。… (答) 振動の中心での速さ が最大の速さだから pSg Do= I00 =I0A 任意の位置』の図はェ>0の領域に描くようにすると間違えにくいよ。合力が -Kxの形で 表されるならば,物体が力のつり合いの位置から正の向きにずれると負の向きに力がはた 口 らき,負の向きにずれると正の向きに力がはたらくので, 振動が起こるんだ。 66 解答 問1 問2 ロ 単振動の周期はどうやって求める

誰か解説してくれませんか？ お願いします… (ヒントの②の写真を追加しました。こちらは解決済みです。③の解説をお願いします)

3 振り子の運動の周期 T は, ひもの長さを1, 重力加速度を g, kを定数(k?<1) として T = do ニ Vi 1-2 sin? で与えられる。 この公式から T = 2π 1+ g 2 1-3 2 1.3-52 2. 2-4.6 を示せ。 ヒント: 2<1より(ksin o)? <1 である、ksinoが収束半径内なので、 被積分関数に対して② で求めたマクローリン展開を使うことができる。 被積分関数がマクローリン展開できるならば、その収束半径内で 項別積分することができる。