Question

とりさん

緑のところがなぜマイナスになるのか教えて下さい😢

財概庄 つの物体の運動 右図のように. 座控のない軽い車を使っ
質量 (kgのおも り Aと質量2w(kg)のおも0 Bをつり下げ.
静かにはなした。重力加速鹿の大きさを g【m/59とする。
(1) A の速きが2(m/s]のとき, B の速さをりで表せ。

(2② Aが[m)だけ上昇したときの速さ ym/s)を求めよ。

滑車   虹でひも

員旨1①) おがtm)だけ上昇する と, 動消* :の間証計

  がヵ【m]ずつ余るから, おも り pは2k(m)だけ下放す
3     ピン  の

すなわち、Bの動く距

から,
1
ラ

   
 

x+信X2 x+ 9X0+229 x0

1
ラ 0キテX2 X (29)+96+2gX(ニ2)

_⑰<0 は不適)

ip

物理基礎 滑車 2つの物体

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

アーモンド

2hだけ"下降"したからですね。
「その分だけ位置エネルギーが減少した」
としないといけない訳です。

上昇した場合はプラスになりますよ。

とりさん

回答ありがとうございます！
Bの物体について、鉛直下向きをプラス、上向きをマイナスとみるのはダメでしょうか？

アーモンド

結論から言うとNGです。

でもそれはいい質問ですね。
おそらく、これまでに変位や速度を扱うときに軸を上下左右 自由に決めてきた
という経験からこの場合も同じことはできないか？という質問だと受け止めました。

～何故NGなのか(ここからちょっと難しくなりますよ）～
これまで変位を扱うときに自由に軸を決めれたのは、問題文中もしくは
自身で「右向きを正とする！」といった宣言(軸の設定）をして、それを
基準に答えがプラスで出たら右向きだ、マイナスで出たら左向きだ、
といった具合にプラスマイナスで向きを表すために扱ってきたのです。

一方、力学的エネルギーのプラスマイナスの意味合いは異なります。
「重力による位置エネルギーは鉛直上向きのほうが高い」という
エネルギーとしての大小から鉛直上向きを正とすると決められているのです。

このように、符号の正負には物理的に決められている場合もあれば、
自分で自由に決めていい場合もあることに注意しましょう。

とりさん

ありがとうございます！
｢力学的エネルギーに関しては鉛直上向きが正｣覚えておきます！助かりました！

アーモンド

ちょっと補足させていただきますね。

力学的エネルギー
　L運動エネルギー
　L位置エネルギー
　　L重力による位置エネルギー
　　L弾性力による位置エネルギー

という風に分類されます。なので、とりさんの
「力学的エネルギーに関しては鉛直上向きが正」は厳密には正しい表現ではなく、
「重力による位置エネルギーに関しては鉛直上向きが正」という形になります。

細かくてすみません、でも大事なことなので。

とりさん

わざわざありがとうございます！