高1物理基礎です。 写真の下線部のところが分かりません。 おそらく2分のkx²＝mghを当てはめたのだと思うんですが、どうしてここが等式になるんですか？ 弾性力による位置エネルギーと重力による位置エネルギーはイコールで結んで良いのでしょうか？ また、(2)も同様に、式の過程... Read More

0.8.0-0-dom-0- ✓ 基本例題19 弾性力による運動 なめらかな水平面 AB と曲面 BC が続いてい る。Aにばね定数 9.8N/m のばねをつけ, その他 端に質量 0.010kgの小球を置き, 0.020m縮めて はなす。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 00000 A B 基本問題 138, 146 C 0.40mm (1) 小球は,ばねが自然の長さのときにばねからはなれる。 その後, 小球は,水平面 ABから何mの高さまで上がるか。 (2) 水平面 ABからCまでの高さは0.40mである。 ばねを0.10m縮めてはなすと, 小 球はCから飛び出した。 このときの小球の速さはいくらか。 ■指針 垂直抗力は常に移動の向きと垂直で あり仕事をしない。 小球は弾性力と重力のみから 仕事をされ, その力学的エネルギーは保存される。 (1)では, ばねを縮めたときの点と曲面上の最高点, (2)では, ばねを縮めたときの点と点Cとで, それ ぞれ力学的エネルギー保存の法則の式を立てる。 解説 (1) 重力による位置エネルギーの 高さの基準を水平面 AB とすると, ばねを縮め たときの点で,小球の力学的エネルギーは,弾 性力による位置エネルギーのみである。 曲面 BC上の最高点で,速さは0であり, 力学的エネ ゴ ルギーは重力による位置エネルギーのみである。 最高点の高さをh〔m〕 とすると, 1 L2 ×9.8×0.0202=0.010×9.8×h h=2.0×10-2m (2) 飛び出す速さを [m/s] とすると, 点Cにお いて, 小球の力学的エネルギーは, 運動エネル ギーと重力による位置エネルギーの和であり, ×9.8×0.102=1/2×0.010×b2 ×9 +0.010×9.8×0.40 v2=1.96=1.42 v =1.4m/s

物理の質問です 等速円運動や単振動の公式は全部覚えないといけませんか？ 例えば周期Tの場合は”2π/Ωだけでなく2πr/vも覚える”　ということです。

1 等速円運動 a弧度法 (1)弧度法 半径と等しい長さの円弧に対する中心角を1rad とする角度の表し方。 半径r [m], 中心角 0 [rad] のとき, (rad 円弧の長さを1[m] とすると 0= 1=re, r (2) 度 (°) ラジアンの対応 180° 物理量 360°=2πrad (全円周), 1rad=- ≒57.3° 主な記号 π 半径 b 等速円運動 3 (1)等速円運動 円周上を一定の速さで回る運動。 (2)角速度単位時間当たりの回転角。 角速度 w [rad/s], 半径r [m] の等速円運動で, 時間 t [s] の間の回転角をO [rad] 移動距離を[m] とすると 0=wt 1=r0 (3)速度方向は円の接線方向。 速さは v=rw t -=r=rw t よって (4) 周期 T 1回転する時間。 T=- 2πr = v (5) 回転数 n 単位時間当たりの回転の回数。 2π W 1 V W n=- w=2n 角速度 周期 回転数 r 単位 m rad/s T S n Hz a 1=10 0 0 v = rw = rw a= r T= 2πr 2π m 向心 向心力 F 加速度 (止または法 実際にはたらく力だけで (1)系(速運動を 実際にはたらく力のほ みかけの重力加速度 強力 力物体とともに 大きさ:m (2) 遠心力を用いると、 静止している者 物体には 弾性力が はたらく。 運動方程式は mi=kx T 2лr 2π (6)加速度 (向心加速度) 円の中心を向く。大きさαは .2 a==rw² r 麺間内の円 (1)週力の大きさ 12.大学エネル を対 dachkar 張力 © 等速円運動に必要な力 (1)向心力 向心加速度を生じさせる力。 常に円の中心を向く。 (2)等速円運動の運動方程式 (中心方向) m- v ,2 r -=合力 または mrw²=合力 (3)等速円運動の扱い方 ①中心の確認。 ② 半径rを求める。 ③ 物体にはたらく力を図示。 向心力の例 0 「弾性力」 合力 静止 摩擦力 あらい 回転台 ④ 運動方程式を立てる(周期Tを求める場合,を用いた式の方が計算が楽)。

②式がどうして立てられるのかわかりません

8 次の文中の空欄 (1)~(8)にあてはまる式を記せ。 図1のように,しっかりと固定された表面が滑らかな円柱に、伸び縮みしない軽い糸を掛け、 その一端に質量 M+m のおもりをつるし、他の一端に質量mの球を乗せた質量の台をつ るす。糸は球の中心を貫いてまっすぐにあけられた穴を通して台に結ばれている。また,台に は球をはね上げる装置が備えてあり,その質量は水に含まれる。球ははね上げられたのち、 糸に沿って、摩擦なしに,鉛直方向に動くものとする。固定された円柱と糸の間にも摩擦はな いものとする。また,重力加速度の大きさを⑨とする。 静止している状態から装置を起動させ,球を鉛直上方にはね上げる。このとき,球は短い時 間内に重力に比べて極めて大きい力を受け,台はその反作用を受ける。 台とおもりは糸で結び つけられているので,この間の糸の張力も大きな値となる。このことに注意して, はね上げら れた直後の球の速さをW台およびおもりの速さを として両者の比を求めよう。運動量の (1) に等しく, おもりが糸 変化に注目すれば,この間に球が台から受ける力積の大きさは から受ける力積の大きさは (2) に等しい。また,台は球と糸の両方から力積を受ける。 ゆ えに,V/W= (3) ･･･① と求められる。 8 球がはね上げられたのち, 台とおもりはそれぞれ等加速度運動をするが, その加速度の大き さは等しく (5)である。 (4) であり,向きは反対である。 この間の糸の張力の大きさは 次に,おもりと球が図2のように円柱にあたることなく最高点に達したとき, それぞれの初 めの位置から上昇した高さをHおよびんとして両者の比H/hを求めよう。 おもりが最高点に達したときの台とおもりの位置エネルギーの和が, はね上げ直後の台とお もりの力学的エネルギーの和に等しいことを用いれば, HはVを用いて (6) とされる。 同様に考えて,んはWを用いて (7) と表される。 ここで, 式①を考慮すれば, 比H/hは m,Mを用いて (8) と求められる。

質問は写真三枚目にあります 解説よろしくお願いします🙇‍♂️

〔IV〕 以下の問いに答えよ。 なお、重力加速度の大きさをgとする。の復帰を表す 図4-1に示すように、なめらかで水平な床面上の点0から水平方向より角 (45°上向きに,質量mの小球を速さで投げた。 小球は,床面上の点Aの位置 に垂直に固定したなめらかな壁面に, 点Bで垂直に衝突し, はね返って落下し た。小球は点Cで床面に衝突してはね返った後,点Dで最高点に達し,点Eで 再び床面に衝突した。ここで点Cは線分OAを3:2に内分する点であった。 (イ) 小球が壁面に衝突する直前の速さを, を用いて表せ。 (ロ) OA間の距離を, g, v を用いて表せ。 (ハ)点Bの床面からの高さを, g, v を用いて表せ。 (二) 小球と壁面との間の反発係数はいくらか。 (ホ) 小球と床面との間の反発係数をeとして, 小球が点Cで床面に衝突した後, 点Eで再び衝突するまでの時間を, g, ve を用いて表せ。 つぎに図4-2に示すように, 壁面を床面上の点Aから点Fの位置に移して 垂直に固定し,再び点 0から水平方向より角45° 上向きに,質量mの小球を速 THER さぁで投げた。 小球は、なめらかな壁面に点Gで衝突し, はね返って落下した。 小球は点Hで床面に衝突してはね返った後, 点Iで最高点に達し,点で再び床 面に衝突した。OH 間の距離は,OA間の距離の2倍であった。 状態4→5の 2の使用で体と外 D 45° ► OE 45° 0 (へ) 図4-1で小球が点 0 から点Cに達するのに要した時間を T, 図 4 - 2 で 小球が点から点Hに達するのに要した時間を T, とする。 T2は,T」の何倍 となるか。 大 (ト) OF 間の距離は, OA間の距離の何倍となるか。 (チ)点Ⅰの床面からの高さは,点Dの床面からの高さの何倍となるか。 B 図 4-1 A 図 S A A J da H A (1)

101(3)です。自分の回答の間違いが見当たらず困っています。x＝hとなれば正解（つまり(3)の解答としては2h）なのですがなぜか-hとなってしまいます。 重力による位置エネルギーの基準をhとおきました。どこに間違いがあるか教えていただけないでしょうか。

自転車が止まるとき。運動エネルギーは物によりエネルギーに変わる。 基礎 物理 A 99 力学的エネルギー保存の法則 右図のように、水平 面上に左端が固定されているばね定数を [N/m]の軽いばね がある。 ばねを自然の長さよりェ[m]だけ縮め、そのばね の右に質量[kg]の小物体を置く。 床や斜面はなめらか であるものとし、重力加速度の大きさをg [m/s] とする。 (1) 小物体を静かにはなした後点Aを通過するときの小物体の速さを求めよ。 (2)小物体が点Aを通過し、斜面をすべり上がった。 最高点Bの高さを求めよ。 (3)再び小物体が斜面をすべりおり、ばねに接触した。 ばねを自然の長さからどれだけ 押し縮めることができるか求めよ。 センサー 26 27 100 力学的エネルギー保存の法則 右図のように、傾きの角 0 の斜面上に, ばね定数k [N/m] の軽いばねの上端を固定し, 下端に質量m[kg] の物体を取りつけた。 ばねを自然の長さに 保ち、物体を静かにはなしたところ, 物体はつり合いの点を 超えて移動した。 このとき ばねは自然の長さから最大いく らまで伸びるか。 次のそれぞれの斜面の状態のときについて 答えよ。 ただし、重力加速度の大きさをg 〔m/s'], 動摩擦係数を とする。 7 (1), 斜面がなめらかなとき 斜面が摩擦のあるとき センサー 26, 29 30 101 力学的エネルギー保存の法則 右図のように、なめら かな水平面上に置いた質量 3mの物体Aに軽い糸の一端を 取りつけ, なめらかに動く滑車を通して糸の他端に質量2m の物体Bをつり下げた。このとき、Bの床からの高さはん であった。 次に, A. B を静かにはなしたところ、しばらく してBが速さで床に到達した。 ただし, 重力加速度の大 きさをg, 糸がAを引く力の大きさをTとする。 水平面 (A,B について, 運動エネルギーの変化と仕事の関係式をそれぞれ表せ。 LB h(S) 床 (2)(1)の結果より, vをg, hを用いて求めよ。 また, A, B 全体で考えると何がいえ るか答えよ。 lgh 夏の大きさを (3) 初めの状態からAに,左向きにv=2 の速さを与えたとき, Bは床から何m 5 まで上がるか。 センサー 260 必解 102 動摩擦力のする仕事と力学的エネルギー 質量m[kg] の自動車が,水平な路上を 速さ” [m/s]で走っていて急ブレーキをかけたところ, s〔m〕 だけスリップして停止した。 ただし、動摩擦力は速さによらず一定であるものとする。 この自動車の運動エネルギーは, 停止するまでにいくら変化したか。 (2)運動エネルギーと仕事の関係より、動摩擦力の大きさ [N] を求めよ。 (3) 自動車の速さが2倍になるとスリップする距離は何倍になるか。 センサー 29 30 7 仕事とエネルギー 63

この問題で最終的な力学的エネルギーを考えると減っているけどなぜ減っているのかが理解できないので教えて欲しいです。 初め力学的エネルギーが保存されて最高点でどちらの物体も速さを持たないからhだろうと解答しました。

ZUZ. 台と小球の運動 図のように, なめらかな曲面 Th OP A B W と水平面, 鉛直な壁Wをもつ質量Mの台が, 摩擦のな い床の上に置かれている。 台上の点Pから,質量mの 小球を静かにすべらせた。 壁Wと小球の間の反発係 数をe(0<e < 1), 点Pの水平面 AB からの高さをん, 重力加速度の大きさをgとし, 速度はすべて床に対するものとして,右向きを正とする。 (1) 小球と台が運動している間, 小球と台の運動量の水平成分の和を求めよ。 (2) 小球が最初に点Aを通過するときの, 小球の速度と台の速度 Vを求めよ。 (3) 小球が壁Wと最初に衝突した直後の, 小球の速度と台の速度 V' を求めよ。 (4) 衝突後, 小球が達する最高点の水平面 ABからの高さんを求めよ。 (17. 兵庫県立大改) 例題14

運動量保存、力学的エネルギーの保存に関する問題です。 (3)の質問です。 なぜmv は最高点から戻ってくるのに負とならないのですか？

発展例題14 運動量の保存と力学的エネルギーの保存 図のように, なめらかな床の上に, 水平面と曲面 P をもつ質量 M の台を置く。 この台の水平面上から, 質量mの小球を水平右向きに速さですべらせた ところ, 小球は曲面を点Pまで上がり、 その後,曲 〇 面をすべり降りてきた。 小球と台の間に摩擦はなく, 重力加速度の大きさをg とする高さ J m Vo M (1) 小球が点Pに達したときの台の速さはいくらか。 (2) 台の水平面から点Pまでの高さはいくらか。 (3) やがて小球は台の水平面上に戻る。このときの,床に対する小球と台の速度を それぞれ求めよ。 ただし, 水平右向きを正とする。 考え方 小球と台について, 直線上で 上で、右向きに 水平方向には外力がはたらかない ともに摩擦力がはたらかない 介介 運動量の水平成分の和が保存される 力学的エネルギーの和が保存される

この問題の解き方を教えてほしいです！！ （1）から（3）全部です！！

例題 12 斜方投射 地上から水平より 30° 上向きに, 初速度 20m/s で小球を投げ上げた。 重力加速度の 大きさを9.8m/s2 とする。 (1) 初速度の水平成分 Vox 鉛直成分 wy を求めよ。 (2) 最高点に達するまでの時間 〔s〕 と, 最高点の高さん 〔m〕 を求めよ。 (3)再び地上にもどるまでの時間 〔S〕 と 水平到達距離 x 〔m〕 を求めよ。

N＝0で離れると書いてあるのになぜ滑り上がる条件に垂直抗力>=0とかいてあるのですか？ 垂直抗力>0ではないのですか？

N ●円筒面上の非等速円運動 半円筒面上の 精講 円運動では,垂直抗力は低い位置ほど小さ くなり、やがて0となる。 物体が面から離れる位置が最高 [N=0 離れる 点ではないので,円筒面に沿って最高点を通過する条件は, 円筒面上を上り始めた点 (出発点)で物体が面から離れない条件と最高点を通過 するための条件をともに満足しなければならない。 Point 22 円筒面上を滑り上がる条件 出発点で,垂直抗力 N≧0 ← 最高点で,運動エネルギー 1/12mo> (mgh) nv² >0 着眼点 円筒面上を滑り降りる場合 N=0 で離れる。 解説 りあいより, (1)点Bを通過する直前では, 物体は斜面上にあると考える。このと きの垂直抗力の大きさを No とすると,斜面に垂直な方向の力のつ

⑵の計算ができません。 どなたか途中式を書いてくれるとありがたいです🙇‍♀️

v=1/2gtから、1/3h=1/2gt (2)B を投げ上げる速さを v[m/s] とする。 y=vot-12gt h = vo√ 2h 3g から, 2 3gh - よって, vo= 2 [m/s] 3g (m)とする。最高点では速度が 0m/s に (2)