物理
高校生
解決済み
２つのつり合いの式のTの消し方が分かりません
円運動
伸びをr[m]とすると,
= kx
m
r
3.01
ー=Dkx (0.24-0. 20)
0.24
よって, 0.50×-
ゆえに,k=471.8…キ4.7×10°[(N/m]
120
(1) 重力,張力 (2)
2g
(3 rニ
VL
解説(2) 糸の張力の大きさをT, 糸が鉛
直線となす角をθとすると, この
とき0=60°である。おもりにはた
らく張力の水平成分が向心力になり,
鉛直成分は重力とつり合うから,
mro?=Tsin60°
Tcos60°- mg =0
が成り立つ。この2式より, Tを消
去して、
i0
ATcose
T
Ex
0。
Tsin@
mg
-x,3=
2g
g
2 tan 60° =
×/
V3
L
2
の =,
VL
VL-2
(3) cos0 =
を用いて、
L
SS00 る
TxL-
×-
L
000)
= mg
な運動
p.62~
STEP 2
すぎると,遠心力がタイヤの最大摩擦力。
等速円運動 軽くて伸びない糸につながれた質量0.20 kg
の物体が、なめらかな水平面上を半径1.2m, 角速度5,0rad/s
で等速円運動をしている。ただし, π=3.14とする。
(1)回転の周期と速さはいくらか。 また, この物体は1s間に何
回転するか。
鉛直面内での円運動 右匠
らかな円筒面AB と水平面E
北高さの点Aより、 質量0.
す。
門筒面の最下点Bを通過す
くらか。
Bを通過する直前および通
それぞれいくらか。
(2) 加速度の向きはどちら向きで, 大きさはいくらか。
(3) 物体にはたらいている向心力の大きさはいくらか。
ヒ(1) ア=2x
センサー3
『=r (2) a=rw? (3) ma=F
弾性力による等遠円運動 自然の長さが0.20 mの軽いば
ねの一端に、0.50 kgの小さなおもりをつけ, 他端を中心にして
なめらかな水平面上で一定の速さで1s間に2.0回転させると,
ばねの長さは0.24mになった。おもりの速さはいくらか。 また,
このばねのばね定数はいくらか。 ただし, π=3.14 とする。
センサー 37, 39
B鉛直面内での円運動
に小球をつけ,点0を中
加速度の大きさをgとす
最下点での速さを めとす
小球を1回転させるため
たいか。
棒の代わりに、糸を用い
ト糸の場合,最高点で張力
2xr
ヒント リ=rw=
T
120 張力による等速円運動 右図のように,長さLの軽くて
伸びない糸の一端に質量 mのおもりをつけ, 水平面内で点0を
中心とする半径rの等速円運動を行わせた。 重力加速度の大きさ
をgとする。
(1) 地上から見たとき, おもりにはたらく力の名称を答えよ。
必
4 慣性力 エレベータ
っている。次の場合, こ
エレベーターが2.0m
エレベーターが鉛直.
0-
いる場合
エレベーターが鉛直
いる場合
ア=.
2
Lのとき,角速度のをg. Lで表せ。
(3) 糸は,このおもりの重さの3倍の大きさの力までもちこたえることができる国エレベーター内から見
する。糸が切れないためには, 半径rはどんな範囲にあればよいか。
ヒント (3) 張力T<3mg として考える。
121 摩擦力による等速円運動 水平であらい円板上の, 中心
から0.10mの位置に物体を置き,少しずつ回転を速くしてい
った。回転の周期が1.0sより小さくなると,物体は円板上を
すべり出した。このとき, 物体と円板との間の静止摩擦係数を
求めよ。ただし, π=3.14とする。
センサー5 加速する電車内
さがa[m/s]の等加
kg」のおもりを軽く
の向から傾き、電車の
た。重力加速度の大
糸にはたらく張
(1)の状態で糸が
糸が切れてから
センサー 37, 39)
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