物理
高校生
解決済み
問4でr-rcosθはどこを指し、なんのために求めたのですか？
m=N。
次に、図2のように物体Qを動がないよすに固定して、質量mの小球PをQの円
2
筒面に沿って速さ v。の等速円運動をさせておく。この状態から, 小球Pが点Aを通過
する瞬間に物体Qの固定を解き,図3のようにQをA→Bの向きに大きさαの加速度
で等加速度運動をさせる。
ガイド
Q
水
P
A
平
B
Vo
0
ma
E
トート00 D
ガイド
図3
問3 物体Qから見た小球Pの運動を考える。このとき, 小球P にはたらく慣性力の
大きさはいくらか。また, この慣性力の向きはどちら向きか。 A→B, B→A, C→D,
D→Cのいずれかで答えよ。
B→A
F=ma
問4 小球Pが ZAOE=0となる点Eを通過する瞬間の,物体Qに対する小球Pの
速さと,PがQの円筒面から受ける垂直抗力の大きさはそれぞれいくらか。
問5 小球Pが物体Qの円筒面から離れずにQに対して円運動を続けるための, Qの
加速度の大きさαの範囲を求めよ。
くX
2
い2
>rw
20
きに,質量m の小球Pにはたらく慣性力の向きは、B→Aであり。
いて小球Pにはたらく力は,物体Qからの垂直抗力と慣性力であ
は一定で,慣性力の方向のPの変位は慣性力と逆向きにエーrcose
問3
知識,技能
D
慣性力
加速度運動をしている親測者から見たと
きに現れる見かけのカ。その声きは親あ
の加速度と達向きで、 大きさは、
「物体の
背量 ×( 者の
その大きさをFとすると。
F=ma
問4
思考力·判断力
加速度の大きさ
る。
公式
力の大きさをF. 変位の大きさをxカ
の向きと変位の向きのなす角を6とする
仕事
である(下図)。
と、力のする仕事 W は、
W=Fx cos
F
慣性力
慣性力方向の変位
ma
|AL
アーr COsO
解法のポイント
力のする仕事は,
P
ma
(カの向きへの)
変位
E
(力)×
よって,小球Pが点Aから点Eを通過するまでの間に慣性力の
する仕事 Wは,
とみることもできる。
W=-F-(rーrcosé)=-mar(1-cose)
となる。
したがって,点Eでの小球Pの物体Qに対する速さを Vとす
ると,仕事と力学的エネルギーの関係から,
整理
ーmar(1-cos0)=ニmuーテmu?
仕事と力学的エネルギーの変化
保存力以外の力のする仕事は力学的エ
D=V-2ar(1-cos0)
点Eで小球Pが物体Qから受ける垂直抗力の大きさを N。とす
ルギーの変化に等しい。
解法のポイント I
慣性力を見かけの重力と考えて,そ
る。
置エネルギーを用いてもよい。
:0
N。
ma
Vg
S°DA
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