Question

m

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

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

シャイニ－

o'を中心として円運動してるので垂直抗力の水平成分が向心力となります。

m

間違ってるのは分かってるのですが私はNが向心力だとおもってしまってて詳しく解説して頂きたいですすみません💦

シャイニ－

https://physicmath.net/5393/
こんな感じで壁面を円運動してるのと同じです。

シャイニ－

垂直抗力の向きで円運動してないからです。その向きで円運動してるとするとo'と反対の向きにも物体が走っていないといけないですけどそうするとはみ出すので成立しないです。円運動できなくなります

シャイニ－

o'と反対の向きというのは図1においての物体がo'を軸とした時の対称移動した方向にも垂直抗力が向心力なら円運動してしまうということです。でもそこにはお椀がないのではしれないということです。

m

ずっと勘違いしてました助かりました！！
明日入試頑張りますありがとうございました

シャイニ－

心を落ち着かせ頑張ってください！