問120の(3) 点Rの位置で運動エネルギーがないのはなぜですか

摩擦力がした 力がする (2) * -ka³ (3) ばねがした仕事は、弾性力による位置エネルギー の減少分に等しくなる。 運動エネルギーの変化=ばねのした仕事 弾性力による位置エネルギーの減少分 120 糸につるしたおもりの運動 解答 ka ばねが Ax" した仕事 自然長 からの伸び SST (1) √2gl (2) 1倍 (3) (2-3)gl 考え方 振り子の弟が及ぼす張力は、おもりに対して仕事をしないので、力学的エネルギー 2 は保存される。 解説 (1) 力学的エネルギーは保存される。 点Qでの速さ とすると mv³+mg 0= 12m02+mgl v² = 2gl より (2)(1)の結果2gl の式には質量 2gl が含まれてい ない。 つまり、点Qでの速さは質量m に関係し ない。 よって、(1)の速さの1倍 (3) 力学的エネルギーは保存される。 点Qでの速さ とし、Q を高さの基準とすると. 右図より. -m""+mg0= 12m02+mgl(1-cos 30") =2g/(1-cos.30°)=(2-√3gl v'>0. v = √√(2-√√3)al 30"cos30* (1-cos30) R 5 (2) ばねの長さか エネルギーの減少分を求めよ。 (3) ばねの伸びがa からxに変わる間の, 物体の運動 ギーの変化を求めよ。 120 糸につるしたおもりの運動 図1のよ 図1 うに長さの軽い糸に質量mの小球を付 9/26×けて点P (鉛直方向となす90")から かに小球を放す。 重力加速度の大きさを」と し、最下点Qを基準の高さとする。 (1) 最下点Qでの小球の速さを求めよ。 (2) 小球の質量を2mにすると、最下点 Q での小球の速さは(1)の何倍になるか。 図2 R /30 (3) 小球の質量を に戻して 図2のように. 点R (鉛直方向となす角30°) から かに放す。最下点Qでの小球の速さを求めよ。 121 滑らかな曲面を滑る物体 右図のように、水平面上の 点から. 質量mの小球を初速度で滑らせた。 その後、 小球は水平面に滑らかにつながる曲面上の点Pまで上昇し, 向きを変えて下りてきた。 重力加速度の大きさをg. 水平面 を基準の高さとし、摩擦力は無視する。 (1)OPの間に,小球に面からはたらく力がした仕事を 求めよ。 (2)点Pの水平面からの高さを求めよ。 ・になる点の水平面からの高さを求めよ。 U さ 大 (3) 小球の運動エネ 124 水平に置いた うに滑らかな水 質量mのおもり かに放した。 (1) 自然長にな (2) 自然長か を求めよ (3) ばねが 次にお 自然 数を 衣

この水色の部分の途中式教えてください💦

には最大摩擦力がはたら 55 アトウッドの装置 考え方 mm2 であるから, A 正の向きを決め、 運動方程式を立てる。 (1) A については鉛直下向きを正の向きとし,Bにつ を正の向きとすると, A,Bの運動方程式 ma=F は, A: mid=mg-T B:mza=T-m2g ①+② から, (mi+m2)a=(mm)g m-m2 よって, a= 12g [m/s2] [0817316. ② t mi+mz 確 αの値を① に代入して, T=mi(g-a)=mig- m1-m2 mi+mg 2m1m2 -g〔N〕 の確の逆さ mitme さ a... mi+m2 答 mi-meg[m/s'], T... 2mım2 g[N] mtm2 A- (2) おもりの運動は,初速度0m/sの等加速度直線運動である。 合 v=votat から,v=0+ m-m mm20 mi+mzgxt= mi+mgt[m/s] 1 m-m2 x=vot+ 1/12ate から、 s=0xt+ × 2 答 v.... M gxt= m-m2 mi+m2 2(mi+m²)gt2[m]10.8 m-m2 mi+mzs gt[m/s], s.... mi-m2 2(mi+m²) gt2[m] J e

この問題がどうして4番じゃないのか教えてください。2番が答えです。

第3問 次の文章を読み, 後の問い (問1~4)に答えよ。(配点 24 ) 水平な天板をもつ机の上に置いたスタンドを用いて, ばねばかりと十分に細い円 筒形のガラス管をそれぞれ鉛直に固定する。 ばねばかりの下端に軽い糸の一端を取 り付け糸をガラス管の中に通し、糸の他端に質量の小球を取り付けて糸を鉛 直に保ったところ, 糸はガラス管に接触せず,糸はガラス管の中心軸に一致して鉛 直となった。この装置を用いて小球の運動に関する実験を行う。 小球に水平方向の 初速度を与えたところ, 小球の運動は同一水平面内における等速円運動となった。 この状態を状態Aとして図1に示す。 図1の円形の破線は小球の軌跡を表す。 小 球の等速円運動の中心を点0, ガラス管の下端を点P とすると, ガラス管は十分 に細く、状態Aにおけるガラス管内の糸は鉛直であり, 点と点P は同一鉛直線 上にあると考えることができる。 ガラス管の下端は丸みを帯びておりなめらかで, ガラス管の下端と糸の間の摩擦, ガラス管の内側と糸の間の摩擦はいずれも無視で きるものとする。 また, 小球はつねに机の天板より下方にあり, 小球の大きさ, 糸 の質量および空気抵抗の影響は無視できるものとする。 問1 状態 A における小球について、 鉛直な線分PO, 小球の軌跡 点0と小球 を結ぶ線分をいずれも破線で表し, 小球が回転する向きを一点鎖線の矢印で表 長さが力の大きさを正しく表しているとは限らない。 すとき, 静止している観測者から見た小球に作用する力を実線の矢印で表した 図として最も適当なものを、次の①~⑤のうちから一つ選べ。 ただし、矢印の 15 ① 0 糸 糸 0. 回転する向き 回転する向き 回転する向き ④ ばねばかり スタンド 糸 机 「ガラス管 図 P 糸 小球 0⚫ m 1 0. 回転する向き 回転する向き

(3)について AとBが衝突する時間の求め方が分かりません！物体Aは動くから A Bが衝突するのはx=-4よりは大きくなると思うのですがなぜx=-4で衝突するんですか？

問題 【03 -------- 相対速度・相対加速度 図1のように,一直線上で運動して いる物体AとBがある。 時刻t=0に おいて,物体AとBは4.0m離れてい て,v-tグラフ (図2)のような等加速 度直線運動をしていた。 ある時間後, 物体AとBは衝突した。 ただし, 速度 と加速度は右向きを正にとるものとす る。 有効数字2桁で答えよ。 速度 2 10 物体A -4.0m- 図1 物体A 物理基礎 物体B [m/s] 物体B -1 (I) 時刻 t = 0 において, 物体Aに対 するBの相対速度はいくらか。 -20 1 2 経過時間t[s] (2)物体AがBに衝突するまでの物 図2v-tグラフ 体Aに対するBの相対加速度はいくらか。 (3)物体AとBが衝突するまでの時間はいくらか。 (4)物体AとBが衝突する直前の相対速度の大きさはいくらか。 <弘前大〉 運動している観測者から見た物体の運動を相対運動という。 解説) (I)「Aに対するBの相対速度」とは,「Aから見たBの速度」 すなわち「Aと一緒に運動する観測者から見たBの速度」のことである。 相対速度 公式 (Aに対するBの相対速度) = (Bの速度)(Aの速度) Aが基準 wwwwwwwww 基準を引く の速度はv=1.0 [m/s] である。 よって, 求める相対速度vAB [m/s] は, 図2のv-tグラフより, 時刻 0において, Aの速度はAO[m/s], B DAB=UB-UA = 1.0-0=1.0(m/s) (2)速度と同じく。 加速度も相対加速度を考えることができる。

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。

物理基礎　 ⑶で、点Aでの位置エネルギーが mgL2sinθ となっているのですが、どう導くのかを、教えてください。

COS180° より 8/26 問題13-2 仕事と力学 の初速度を与える。 ただし, 面と物体との間の動摩擦係数はμ', 重力加速度の大き 図1のように, あらい水平面上の点Aにおいて, 質量m [kg] の物体に大き 9 [m/s2] とする。 以下の問に答えよ。 (1) この物体は点Bにおいて静止した。 点Aと点Bの距離 L, 〔m〕 を, 9, Do, て表せ。 次に、 図2のように, 面を水平から角度0 [rad] 傾けて固定した。先と同様に点で 面下向きに大きさvo [m/s] の初速度を与えた。 する間に、動摩擦力が物体にした仕事 W [J] をg,m, L2, 0,μ' を用いて表せ (3) L2 〔m)をg, vo, μ', 0 を用いて表せ。 図3のように,斜面下方に軽いばねを置き, ばねの下端を斜面に固定した。斜面の角度を 調整し,f'[rad〕 にしたところ、物体は速さの等速運動をして斜面を滑り降りた。 (4) 6''の関係式を表せ。 (5) 物体は速さで滑り落ちながら点Dに達し, 自然長であったばねをx [m] 縮めて一瞬 停止した。ばね定数をk [N/m]としたとき,xをm,k, vo を用いて表せ。 エネルギーの変化=非保存力に 0-vo² = -1/h W L T qwer = voz 295 (2) W=FS.Cost ニートmyLzcost まさ (3)力学的エネルギーの変化ま 0-1/2b/vo² = - Nylgl NL₂COSU = {vo² Lakk = 40² (+ Sindiram. (4)Esino!! 290 L₁ A B 図1 L2 D C 図3 図2 自然長 (3)で、点Aでの位が 「mgLzsint」となっているのですが、 どう導くのかを教えて下さい。 -79-

なんでWがこうなるのですか？負の値を取ることは分かります。

運 は 例題 24 動摩擦力のする仕事とエネルギー 質量m[kg] の物体を傾きの角0の斜面上に置き、斜面に半 沿って上向きに初速度vo [m/s] を与えたところ, 物体は斜面 に沿ってL〔m〕 だけすべって静止した。 物体と斜面との間の 動摩擦係数を求めよ。 重力加速度の大きさをg[m/s] とする。 センサー 29] 摩擦力がはたらくときのよ うに,力の向きと運動の向 きが逆向きのとき,その力 がした仕事は負になる。 センサー 30 摩擦のある面上での運動で は、動摩擦力のした仕事の 分だけ,力学的エネルギー が変化する。つまり 的エネルギーが保存されな い。 (力学的エネルギーの変 化) = (非保存力や外力がし た仕事) 解答 物体にはたらく力は重力,垂 直抗力, 動摩擦力である。 動摩擦力 が仕事をするので、動摩擦力のした 仕事の分だけ力学的エネルギーが変 化する。 物体と斜面との間の動摩擦 係数をμ,動摩擦力のした仕事を W[J] とすると, W= -(μ'mgcos)×L Vo 物理 102 107 108 N 7 mg ここで、力学的エネルギーの変化)=(動摩擦力のした仕事) よ り初めの位置を重力による位置エネルギーの基準面とすると, /1 mx02 + mg × LsinO (12m) したがってμ = 10) - (1/2 mvo+mgx0 = W v₁² - 2gL sino 2gL cos

自由落下運動の式で初速度を0とするのはなんでですか？

35番についてです。 この問題の有効数字は19.6メートル毎秒より3桁かと思ったんですが、なぜ解答は有効数字2桁なんですか？ 教えて下さい🙏

[知識 106. 35. 鉛直投げ上 19.6m/sで鉛直上向きに小球を 面から、速さ 最高点 投げ上げた。 とする。 異の大きさを9.8m/s2 (1)地上14.7mを小球が通り過ぎるのは何s後か。 (2) 小球が最高点に達するまでの時間は何sか。 (3) 最高点の高さは何mか。 (4) 小球が再び地面に落ちてくるまでの時間と,そのときの速度を それぞれ求めよ。 例題5 A19.6m/s ヒント (2) 最高点では速度が0となる。 知識] 36. 鉛直投げ上げ 海面からの高さが29.4mの位置から,小球を初速度24.5m/sで鉛 直上向きに投げ上げた。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 (1) 小球を投げ上げてから, 海に落ちるまでの時間はいくらか。 (2) 小球が海面に達する直前の速さはいくらか。 (3) 海面から最高点までの高さはいくらか。 思考 37. 鉛直投げ上げのv-tグラフ図は,地面から速さv v[m/s] ↑ [m/s] で鉛直上向きに投げ上げた小球の速度v [m/s] と Vo 例題5 [時刻][s] との関係を表している。 時刻 0sのときに投げ上 4.0 げたものとし,鉛直上向きを正とする。 次の各問に答えよ。 ただし, 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 0 2.0 t[s] (1) 小球が最高点に達する時刻を求めよ。 Vol (2) 小球の初速度を求めよ。 (3) 図の斜線部の面積を求め, それが何を表すかを答えよ。 (4) 小球の地面からの高さをy〔m〕 とし, t=0~4.0sの間のy-tグラフを描け。 [知識] 例題 5 38. 気球からの落下 速さ 4.9m/s で上昇している気球から小球を静かに落下させた ところ, 4.0s 後に地面に到達した。 小球をはなした位置の地面からの高さはいくらか。 ただし, 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 [知識 物理 39.水平投射高さ78.4mのがけから水平方向に 9.8 m/sの速さで小球を投げ出した。 重力加速度の大き さを 9.8m/s2として、次の各問に答えよ。 (1) 小球が投げ出されてから 1.0s 後の速さはいく -9.8m/s >がけ 78.4m らか。 (2) 小球が投げ出されてから 海面に達するまでの 時間を求めよ。 (3) 小球が海面に達した位置は,投げ出された地点 の真下の海面の位置から何mはなれているか 海面 例題6 2. 落下運動 19