なぜ答えが2になるのか分りません。教えてください

Kさんは、物体の運動について調べるために,次のような実験を行った。 これらの実験とそ の結果について、あとの各問いに答えなさい。 ただし, 用いた記録タイマーは, 1秒間に50打 点するものとし、記録タイマーとテープとの間の抵抗, 台車と板との間の摩擦、滑車と糸との 間の摩擦、台車とおもりにはたらく空気の抵抗, 糸と滑車の質量および台車の大きさは考えな (いものとする。 また, 糸は伸び縮みしないものとし、 台車は滑車と衝突しないものとする。 〔実験1] 図1のように, 水平な机の上に平らな板を乗せ、その上に台車を置いてテープをつな いだ。台車の他方にはおもりをつけた糸をつなぎ, たるまないように滑車に通した。 台車を手 でおさえて静止させたあと、記録タイマーのスイッチを入れ、静かに手をはなしたところ, 台 車とおもりは同時に運動を始めた。おもりの真下にはいすがあり,おもりがいすについたあと 台車は運動を続け 図2は、この台車の運動を記録したテープを, 打点がはっきりと分離できる適当な点から5 打点ごとに切り取り、順に用紙にはり付けている途中のものである。ただし、図2における① 〜⑦のテープの打点は省略してある。 14.0 30℃にって 12.0 物質BC 10.0 テープ 台車 滑車 8.0 プ の 長 6.0 〔cm〕 おもり 4.0 記録タイマー 板 机 図1 2.0 0 (30+50+5+0+10731+129) 〔実験2] 図3のように, 〔実験1]で用いた板と 机の間に木片をはさんで斜面をつくり,その上 におもりをつけた糸をつないだ台車を置き、手塚 でおさえて静止させた。 この状態から、手をは なしても台車が静止したままになるように斜面 この角度を調節した。 台車 斜面の角度 板 机 図3 (ア) 〔実験1] において,おもりがいすにつくまで の台車の運動のようすを説明したものとして最 も適するものを次の1~4の中から一つ選び、その番号を答えなさい。 滑車 □おもり 木片 5打点ごとに切ったテープの長さが一定なので,台車は一定の速さで運動していた。 25打点ごとに切ったテープの長さが一定なので,台車は速さが増す運動をしていた。 5打点ごとに切ったテープがしだいに長くなっているので,台車は一定の速さで運動して 2021年 神奈川県 (41)

この図でNsignθが向心力になる理由を教えてください

2024年度 外部試験利用 物理 96 T さく無視できる。 図のように、車が線分 00' から角度0 ( 199 ED O<< の位置にある円周上を 2 水平面上に固定された半径の半球の内側を走行する車を考えよう。 走行面は点で 走行面を直上方から見た図である。 車の質量はmで大きさは半球の半径と比べてじゅうぶんん としている。 図1は走行面を点Oと半球の中心O' を含む鉛直面で切った断面図である。 している場合を考え、この円周を角度0のレーンと呼ぶことにする。 以下では、一定の速さを 保ちながら一定の角度0のレーンを走行できる条件について考える。 重力加速度の大きさをまと する。 次の間に答えよ。 まず,走行面と車の間に摩擦が働かず, 一定の角度のレーンを走り (イ) 車が走行面より受ける垂直抗力の大きさ N をm, 9, 0 を用いて表せ。 (口) cosb を,,eを用いて表せ。 られる場合を考える 次に、車の進行方向に対して垂直に摩擦力が働く場合を考えよう。 車を進行方向に対して と書くことができる。Fの大きさと横すべり摩擦力の大きさの最大値が等しくなる0は1つ に横すべりさせようとする力は, 重力と遠心力のうち図1の半球の接線方向を向いた力の合力 きの力であり、車の横すべりを防ぐ。 横すべり摩擦力の大きさの最大値はμを正の定数としてい である。 この力Fに対して 「横すべり摩擦力」 が働く。 横すべり摩擦力はFと同じ大きさで は2つ存在する。 このような日が2つある場合のそれぞれを 01, 02 とし, 01 < 00 < 02を満たす とする。 (ハ) 01, 02 に関して成り立つ以下の式の 1 から 4 には + またはの記号が入る。その を答えよ。 v2 gr sin by (tan 01 1F) 2μtan Or 以下では、様々なぁの値を考慮した場合を考える。 v2 gr sin 02 (tan 0.23 ) 14 14 μtan02 (二) 車の速さ”が大きくなるほど01 は大きくなるが, tan 01 はある値以上の大きさになること ○はない。この値をμを用いて表せ。 述) 工学院大 (木) (^) 「3図のように, 滑らかに動くピス モルの理想気体を封入した。 大気圧 車の速さが小さくなるほど 02 は小さくなるが, tan A2 はある値未満の大きさになること 朱神 はない。 この値をμ を用いて表せ。 (へ)どのようなぁでも横すべりしないようなのが存在するためのμの条件を不等式で表せ。 O' mi 温度T)の状態でつりあいの状態 がPになるまでゆっくりピスト さらに、ピストンに加えた 絶対温度になった状態 C- 力を減少 圧力が最初 気体の定圧モル比熱を Cp, CRから必要なものを用し 解答欄には横軸を体積 が一定であるような状態 (状態B, 状態 Cぉ。 切な位置に P2 を言 (状態Aから状態 き、変化する向 (i) 状態 Aから状態 ある部分の面積 〔解答欄 〕 圧力 P2 P ロ) 状態Bから状 ハ) 状態Bからも 二) 状態 A から ホ) 状態 Cから 水平面 2r 2T 図1 図2

（3）と（4）の解き方をわかりやすく教えてもらえると嬉しいです。

60 斜面上の摩擦力 傾き 0の粗い斜面上に,質量mの物体が静止してい る。静止摩擦係数をμ, 重力加速度の大きさをと する。 (1) 物体にはたらく垂直抗力の大きさを求めよ。 (2)物体にはたらく静止摩擦力の大きさF を求めよ。 0²-40² = 2x-μgot 162 にsug mor=-u'mg 23 (1) mygcos.o (2) mgsino (3) (3)斜面に平行な力を, 斜面に沿って上向きに加えて物体を動かすにはい らより大きな力を加えればよいか。 (4) (4) 斜面に平行な力を,斜面に沿って下向きに加えて物体を動かすには,い ritt in good くらより大きな力を加えればよいか。

（7）についてで、この問題で解答では右の写真のように図的に考えているのですが、この図の加速度が速度だったら成り立つのは納得できるのですが、加速度でも成り立つのがなぜかわからないです。教えてください。お願いします。

水平な床に傾角8の斜面をもつ y 質量 M の三角柱 Qを置き, 斜面上に PM 質量mの小物体Pをのせて静かに放 ↓g すと,両者は動き出した。 摩擦はど こにもなく,重力加速度を g とする。 0 x っち PがQから受ける垂直抗力の大きさ Nを求めてみよう。 まず,Qの加速度の大きさを A とすると, Q の運 動方程式は,Nを用いて (1) と表される。そして、この後は次の 2つの方法 I, II が考えられる。 I. 慣性力を用いて考える。 P について成り立つ武 (2) をつくり (1)と連立させることによりN を求めると, N = (3 となる。さら 「こっちにはQが床から受ける垂直抗力の大きさもR= (4) とm,M, 9 0gで表される。 Ⅱ. 静止系で考える。Pの加速度の水平成分を ax, 鉛直成分をay と して(図のxyの向きを正とする) 各方向でのPの運動方程式を つくると,Nを用いて (5) と (6) となる。 この場合, 未知 数が,N, A, ax, αy と4つあるので, 1), (5),(6)では解けない。 そこ で,PがQの斜面に沿って滑ることに着目して, A, ax, ay, 0 の間の 関係式 をつくる。こうして連立方程式が解けることになる。 (法政大+ 筑波大+大阪大)

（2）と（4）教えてください🙇🏻‍♀️

1 物体にはたらく力について調べるために、次の実験を行った。後の(1) ~(4)の問いに答えなさい。 ただし、ばねと糸の重さと体積は考えない ものとする。 なお、図1は、実験に用いたばねにおもりをつり下げたと きのおもりの質量とばねののびの関係をグラフに表したものである。 ('14 群馬県) 〔実験〕 図Ⅱのように水を入れた容器を用意し, 直方体 の物体を糸でばねにつり下げて、物体が水に入って いない状態Aから, B, C, D, E.Fの順にゆっ くりと物体を下げていき, ばねがのびていない状態 Gにした。 図血は,状態A~Gの間の物体が水に 入っている部分の長さと ばねののびの関係をグラ に表したものである。 図Ⅱ 下げる 物体 容器 水 D 図工 20 ばねののび 15 10 5 [om 50 100 150 20 BC 物体が水に入っている部分の長さ (1) 物体にはたらく重力を, 図Ⅳのから矢印で かきなさい。 ただし, 100gの物体にはたらく重 力を IN とする。 図 12.0%) (10点) B 10.6 C.D.E ばねのび ば 8.5 jam 1.2 F F6 A 図IV おもりの this ※1目盛りは0.4N とする。 (2) 図Ⅱで. 物体が水に入っている 部分の長さ BとFのとき、物体にはたらく浮力はそれぞれいくらか書きなさい。 (各5点) B〔 ] F[ ] ] ② Gのとき、物体にはたらく垂直抗力はいくらか、書きなさい。(10点)〔 図のグラフから、物体にはたらく浮力についてわかることを「体積」という語を用いて, 簡潔に書きなさい。 (10点) ( J この実験で用いた物体と,質量と高さが等しく、底面積が2倍で材質が異なる直方体の 一物体を用いて同じ実験をした場合、図皿のように、物体が水に入っている部分の長さと ばねののびの関係を表したグラフとして最も適切なものを、次のア~エから選びなさい。 ア 12.0 6 8.5 イ ウ 12.0 12.0 ば 8.5 8.5 [cm] Tom H (10点) 〔 120 ね 8.5 ばねののび ] [cm 0 物体が水に入っている 自分の長さ 3cm] 物体が水に入っている。 [cm] に入っている [cm] tom 0 物体が水に入っている

（２）の解説お願いします！

4 右図のように、斜面上の台車に取り付けた糸を手で支え、 台車を静止させた。 糸から静かに手をはなすと、台車は斜面を まっすぐに下っていった。 図の矢印は、台車にはたらく重力を表 している。 これについて、 次の問いに答えなさい。 台車 (1) 台車が静止しているとき、 糸が台車を引く力を、点のを作 用点として、矢印でかきなさい。 斜面 (2)次は、 斜面上の台車にはたらく力について述べたもので ある。{}の中からそれぞれ適当なものを選び、記号で答えなさい。 ア ①(イ)②(ア) 斜面上の台車には、重力Fと垂直抗力Nがはたらいていた。FとNの力の大きさを比べると、① {ア.Fの方が大きかった イ. 等しかった ウ.Fの方が小さかった} と考えられる。 また、 台 車が斜面を下っているあいだ、 Fの斜面に平行な分力は、 ② {ア、しだいに大きくなった 定であった ウ. しだいに小さくなった} と考えられる。 イ. -

なぜ②ではなく③なのでしょうか？力の分解で左に力は働かないのでしょうか

1. 物体にはたらく力と運動の関係を調べるために下図のようなレールを用意し、0点 また空気抵抗や摩擦は無視できるものとし、傾斜もなめらかに変化するものとします。 次 らA点を通りB点までゆっくり引き上げたあと, 静かに離して物体の運動を観察しまし (台北) tm 0.6m 0 AA ※ 0.8m (1)引き上げているときのAB間において, 物体にはたらいている力の図示として正しい ものはどれですか。 1 ① 合做さ 事 of

・物理 物体Q(質量m)の位置エネルギーの変化はなぜこれになるのでしょうか？赤の下線が引いてあるところです よろしくお願いします🙇‍♀️

「球Pと質量m[kg] (M> m) の小球Qを2rより長い軽くて伸びない糸で結び, 図の なめらかな半径r [m] の半球形のわんが水平に固定されている。質量M [kg]の小 ようにPを内側に入れて、わんのふちAに糸をかける。 重力加速度の大きさを [m/s] とし,Pの位置は球の中心を中心とした角∠AOP=9[rad] で測るものとす る。以下の問1,問2のそれぞれの場合について答えよ。 M A Q (1) 問1 小球Pが0 =7Qとつり合った。この場合,Mとの間に成り立つ関係を 求めよ。 また, わんからPに働く抗力の大きさをMとg で表せ。 問2 小球PをAのすぐ内側 (80) で静かに放すと, 下方へ滑り出した。 この場合 について,以下の問いに答えよ。 (1) 放した直後に糸がPを引く力の大きさをM,m, gで表せ。 (2) 小球Pが最下点0=を通過するために必要なMとの間の条件を不等式 で表せ。 より求めよ。 (3) 小球Pが図のように角の点を通過するとき,Pの速さV [m/s] とQの速さ [m/s] の間に成り立つ関係を求めよ。 また, Vをr, g, M, m, 0で表せ。 (4) 小球Pが0=Q.[rad] の点で静止した。 cos2をMとmで表せ。 0 0 とする。

・物理 2️⃣(2)の問題です 2枚目に載せた考え方で合ってますか？答えは合ってます。 よろしくお願いします🙇‍♀️

3 なめらかな半径r [m] の半球形のわんが水平に固定されている。質量M [kg] の小 「球Pと質量m[kg] (M> m) の小球Qを2rより長い軽くて伸びない糸で結び、図の ようにPを内側に入れて, わんのふちAに糸をかける。 重力加速度の大きさをg [m/s'] とし,Pの位置は球の中心を中心とした角∠AOP= 0[rad] で測るものとす る。以下の問1,問2のそれぞれの場合について答えよ。 ------- A MP 射 [1] (1) (S) Qm 問1 小球Pが0 π でQとつり合った。 この場合,Mとの間に成り立つ関係を 求めよ。また,わんからPに働く抗力の大きさをMとgで表せ。 問2 小球PをAのすぐ内側 (0=0)で静かに放すと、下方へ滑り出した。この場合 について,以下の問いに答えよ。 (1)放した直後に糸がPを引く力の大きさをM,m,gで表せ。 (2) 小球Pが最下点9匹を通過するために必要なMとmの間の条件を不等式 2 で表せ。 (3) 小球Pが図のように角8の点を通過するとき,Pの速さV [m/s] とQの速さ [m/s] の間に成り立つ関係を求めよ。 また, V を r, g, M, m, 0で表せ。( (4) 小球Pが00 [rad] の点で静止した。 cos- ecをMとで表せ。 ^ 0 とする。 COS 2

解説を見たのですが、ちょうつがいの垂直抗力は、なぜ写真のように重力と張力の作用線が交わったところに向かってはたらくのかが分かりません。 教えていただきたいです。 また、この問題をつりあいの式だけで解くことは可能ですか？

生 問5 図3のように,質量m の一様な細い棒の一端を鉛直な壁にちょうつがいで とめ, 他端と壁の一点を軽い糸で結んだ。 糸と棒は壁に垂直な鉛直面内にあ り、壁と糸と糸のなす角度は,それぞれ30° 90°であった。 糸の張力の 大きさを表す式として正しいものを、下の①~⑥のうちから一つ選べ。た だし、ちょうつがいはなめらかに回転し、その大きさと質量は無視できるもの とする。 また、重力加速度の大きさをg とする。T= 5 ①1/1mg ④ √3 30° 糸 ちょうつがい 棒 図 3 √3 mg 3 ③1/12mg ② 3 mg ⑤ mg 4 ⑥mg