物理
高校生
解決済み
速さが0だと向心力も0なのはどうして?
206. 鉛直面内の円運動 長さlの糸の一端に質量mのおも 0
りをつけ, 他端を点Oに固定して, 振り子とする。 糸が鉛直
方向と角をなすように, おもりを点Aまでもち上げ, 静か
にはなした。 おもりの最下点をB, 重力加速度の大きさをg
として,次の各問に答えよ。
(1) おもりをはなした直後の糸の張力の大きさはいくらか。
(2) 最下点Bにおけるおもりの速さはいくらか。
(3) 最下点Bにおける糸の張力の大きさはいくらか。
ヒント (1) このとき, おもりの速さは0なので, 向心力は0 となる。
(3) おもりは,重力と糸の張力の合力を向心力として円運動をする。
0
B
A
m
例題29
解説(1) 糸の張力の大きさをTとすると,
糸に沿った方向の力のつりあいから,
T₁ mg cos0312
(2) 最下点BからAまでの高さは,
Timgcos0=0
(1-cose) である(図)。 最下点Bを基準の高
さとして,点AとBとで,力学的エネルギー
保存の法則の式を立てる。 求める速さをと
cos00
T₂
V
.
B
ز
mg
mg coso
T₁
A
mg
速さが0なので, 糸に
沿った方向の力はつりあ
う。 0でなければ, おも
りには向心力がはたらき,
糸
に
沿った方向の力はつ
りあわない。
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