物理
高校生
解決済み

この問題(25番)の、「エネルギーと仕事」以外の解き方を教えてください!

回答

✨ ベストアンサー ✨

小球の加速度をa=(a_x,a_y)とし、糸の張力をTとします
小球の運動方程式は
x軸方向 : ma_x=qE-{x/√(x²+y²)}T
y軸方向 : ma_y=-mg-{y/√(x²+y²)}T
となります

あるいは糸とy軸のなす角をθとおき、加速度を向心方向と接線方向に分解してa=(a_r,a_θ)とおくと
向心方向 : ma_r=T-mgcosθ-qEsinθ
接線方向 : ma_θ=qEcosθ-mgsinθ
となります

これを見てわかるようにこの小球の運動は等加速度直線運動や円運動、単振動といった習ったことのある運動ではありません

習ったことのある運動でないとすると、もはやエネルギーの式や運動量の式からアプローチする他ありません。問われている内容を考えると、エネルギーの式を使わざるを得ないと思います。

フィナンシェ

ありがとうございます!まさかこんなに早く回答して頂けるとは思っていなかったので返信遅れてすみません!
そうなのですね。静電気力や重力を合成したりして、あたらしく重力のようなものを作って考えたりできないのかなーと思っていました。ありがとうございました!

gößt

いやいや、返信は十分早い方だと思います

問題のタイプとしては、鉛直面での円運動に分類されます。単純に小球に糸付けて鉛直面上で回転させる設定とかありますよね。あれも速さを求めるような設問では力学的エネルギー保存使うと思いますが、それと同じです

フィナンシェ

詳しくありがとうございます!機会があったらまた質問に答えて頂けるとうれしいです!

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