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Science Junior High

6番教えて欲しいです!

【実験2】 図VIのように, Q点の真上のT点の位置に棒を取り付け、振 り子がQ点を通過するとき、糸がT点に引っかかるようにした。P点 から静かに手をはなしたところ, おもりはS点, Q点を通過後, T点 を支点とした運動に変わり、やがてP点と同じ高さのR点まで達した。 図Ⅶのグラフは,糸の長さと振り子の周期について調べたものである。 横軸は糸の長さ [m], 縦軸は振り子の周期 〔秒] を表している。 (6)実験2の振り子の周期を,図VIIを用いて考えた次の文中の a (b C に入れるのに適している数をそれぞれ求めなさい。 振 3 また [ 〕から適切なものを一つ選び、記号を○で囲みなさい。 図ⅦII 棒に引っかかる前の振り子の糸の長さを1m, 引っかかった後の振 り子の糸の長さを50cmとすると, 振り子がP点からQ点まで運動す る時間は b 秒, またQ点からR点まで運動する時間は a 秒となる。したがって, 求める周期は c 秒となる。 取り付け る棒の位置はⓓ[ア高い イ低い]方が周期は短い。 (7) おもりがR点に達したとき, 糸が切れたとする。 その後のおもりの 運動はどのようになるか。 次のア~エから一つ選び, 記号を○で囲み 図 振り子の周期〔秒] 2 1 VI R 0 0.5 1 1.5 2 糸の長さ [m]

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Physics Senior High

(4)の(g)が分かりません(黄色マーカー部分)。解答解説(写真3枚目)の部分で、なぜMの水平方向の速さ0、mの水平方向の速さvになるのか分かりません。

283 支点の動く振り子の運動 図1のように, レールの上を水平に移動できる質量 M の台車に質 L 台車M m S ・釘・ ABS O レール mの小球が長さLの軽い糸でつるされており, 鉛直下向きに重力がはたらいている。 重力加速度 の大きさをgとする。糸は伸び縮みせず,また, 台 車とレールの摩擦は無視できるものとする。台車 重心は支点Sにあるものとする。 はじめに,台 車と小球は静止しており,糸は図1のように大き さの無視できる固定された釘によりレールを含む鉛直面内で曲げられている。このと 糸は台車の支点Sから釘までは鉛直で, 釘から小球までは鉛直に対して角度と なっている。支点S から釘までの距離を1Lとする。 図 1 次の(1)~(5)の ( )に適する式を入れよ。 ただし, (a) (b)はM,m,L,g,δの中 から,(c)~(g), (j)は M,m, L, g, vの中から, (h), (i)は M,m, L,g,v, 0 の中 から必要なものを用いて表せ。 また, v は (a)で求めた小球の速さを表すものとする。 (1) 小球を静かに放すと, 小球は右側に動き始め, 小球が最下点に達したのち, 台車 も動き出した。 小球が最下点に達した直後の小球の速さは( a ),糸の張力の大 きさは(b)である。 (2) その後、 図2のように小球は最下点からさらに 台車 M 右側に振れ、 鉛直からの振れ角0 が最大となった。 レール このときの台車の速さはc) 振れ角の余弦 cosは(d)である。 Jo その後、小球の振れ角は減少し,再び小球が最 下点に達した。このときの台車の速さは(e), 小球の速さは(f)である。 (4) その後,糸は再び釘に触れることなく,台車と om 図2 小球は運動を続けた。 このときの台車と小球からなる物体系の重心の水平方向の速 ヒント 282(2) 物体系には外力ははたらかないので, 2物体の重心は一定の速度で動く。 (7)2物体の重心が等速度運動をすることと, 小球が台に対して単振動をすることを利用

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