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数学 高校生

なんで位置エネルギーを使う時と使わない時があるのですか?

2 では、万有引力による位置エネルギーGmM, Y 〈問9-3 質量mの人工衛星が右ページの図のように、質量Mの惑星を焦点の1つとするだ 円軌道を描きながら運動している。 万有引力定数をGとして以下の問いに答えよ。 (1) A点とB点における人工衛星の速さをそれぞれG, M, R. rを用いて表せ。 A点で人工衛星を加速させ、速さがになった。 (2) 加速させる速さによっては, 衛星は軌道から外れ, 無限の彼方へと飛んでい くことがある。 衛星が無限遠に飛んでいくためのμに関する条件を求めよ。 まず, A点における速さと, B点における速さをそれぞれv,Vとします。 ここでまず思い出してほしいのは「面積速度一定の法則」 です。 9-1 でやったように, 長軸上に物体があるときを考えると, 面積速度が一定です から 解きかた (1) 1/2rv=1/12 RV① 2" 解きかた B点での面積速度 を用いる問題を解いてみましょう A点での面積速度 もう1つ、万有引力の問題では 「力学的エネルギー保存則」が重要です。 衛星は運動エネルギーと万有引力による位置エネルギーを持っています。 ます。 衛星には万有引力しかはたらきませんから,これらのエネルギーの総和は保存し よって、力学的エネルギーの保存を考えて mM 2 m² + ( - 6 m ) = /2 m² ² + ( - GR A点での位置エネルギー A点での運動エネルギー R v=√2GM r(R+r) R(R+r) ....... ② B点での位置エネルギー B点での運動エネルギー そして ① ② 式を連立して解くと (右ページで式変形は解説) V=√2GM 問 9-3 補足 1 A (1) 面積速度一定の法則(ケプ ラーの第2法則) より 2 1 ミ RV...... ① 2 質量 m B点での面積速度 ①②より ① より V= 質量 M A点での面積速度 力学的エネルギー保存則より A点での運動エネルギー Y R -G mM 1 / m²³² + ( - 6 mM ) = 1/2 m² ² + ( - 6 m). -G 2 Y R A点での位置エネルギー v= 2GM v...... ③ ③ ④ より ぴー ③ よりv=2GM R2 R2-2 R2 ②より-V=2CM(121-1212)=26 R R R r(R+r) i=2GM- i=2GM r R(R+r) B点での運動エネルギー R-r rR R-r rR v=2GM 万有引力による位置エネルギー " B wwwwwww B点での位置エネルギー V= 2GM- R r(R+r) R-r rR ****** わ~! 大変な 計算だぁ~」 T R(R+r) ちゃんと 自分で 解いてみる のだぞ 237 CO 9

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数学 高校生

高2 物理基礎 自由落下の問題です。 (3)の問題が分かりません。 v²=2gyの公式を使うことと、√を用いる理由は 理解出来たのですが 19.6/2(線を引いた部分)でなぜ19.6に、2分の1がかけられているのか分かりませんでした。 教えて頂けるとありがたいです🙏 よろ... 続きを読む

基本例題 4 自由落下 橋の上から小球を静かに落としたところ, 2.0s後に水面 に達した。 重力加速度の大きさを9.8m/s²として,次の各 問に答えよ。 (1) 水面から橋までの高さはいくらか。 (2) 水面に達する直前の速さはいくらか。 (3) 橋の高さの中央を通過するときの速さはいくらか。 ■ 指針 小球を落とした位置を原点とし, 鉛 直下向きにy軸をとり、 自由落下の公式を用いる。 自由落下をする物体の速さは、時間に比例して大 きくなるが, 距離に比例しないことに注意する。 ■解説 (1) t=2.0s で水面に達するので, 「y-12/2gt」から. y=1/28x9.8×2.02=19.6m 20m (2) t=2.0s のときの速さは, 「v=gt」 から, v=9.8×2.0=19.6m/s 20 m/s PALER 000000000000000000 水面 (3) 時間t が与えられていないので, 「v²=2gy」 の式を用いる。 19.6 2 =9.8√2=9.8×1.41=13.8m/s v=2×9.8× =√2×9.82 14m/s Point ① 問題文の 「静かに落とした」とは, 初 速度0で落下させたという意味である。 ②ルートの計算では, ルートの中にある数値を, 2乗の積に整理できる場合がある。

解決済み 回答数: 1