解説お願い致します🙇🏻‍♀️

校舎の屋上から小球を自由落下させると,2.0秒後に 地面に落下した。重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 2 BA of -0 校舎の外にある階段から小球を投げ下ろす。 屋上の高さ を原点にとり,鉛直下向きを正の向きとして軸をとる。 小球Aを時刻t=0に速さ”で3階から鉛直下向きに投 げた。 a 0.1 (C) y

円運動についてです。 方針の欄に、非慣性系で考えると力が釣り合っているように見える、とありますが慣性系で考えても力は釣り合っていますか？ また、こういった問題において慣性系で考えるか非慣性系で考えるか判断するコツなどありますでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

発展例題19 円錐容器内の運動 Z軸を中心軸とする頂角20の円錐状の容器がある。 容器の内 側に質量mの小球があり, 容器の底にある小さな穴を通して, 質 量Mのおもりと糸で結ばれている。 小球は, 穴から円錐の側面に 沿って距離Lの位置を保ち、 容器内のなめらかな斜面上を速さひ で等速円運動しており, おもりは静止している。 糸と容器との間 に摩擦はなく,重力加速度の大きさをg とする。 小球の速さひ を. m, M, L, 0,g を用いて表せ。 指針 小球とともに回転する観測者には, 距離Lが一定なので, 小球は,重力,糸の張力, 垂直抗力,遠心力を受けて, 力がつりあって静止 しているように見える。 円錐の側面に沿った方向 の力のつりあいの式を立てる。 なお,静止した観 測者には,小球は重力, 糸の張力, 垂直抗力を受 けて,等速円運動をするように見える。 (筑波大) 発展問題 218 223 ZA L 0 Vo m M 002 m -sin0 L sine Mg である。 円運動の半径 垂直抗力 はLsind なので,遠心力 の大きさはmv^2/(Line) となる。円錐の側面に沿っ た方向の力のつりあいから, Mg 002 m Lsine sine 002 0 m L sine mg mg coso ・mg cos0-Mg=0 (M+mcos0)g 解説 小球とともに回転する観測者を基準 に考えると, 小球には図のような力がはたらく。 糸の張力は,おもりが受ける力のつりあいから, Vo= √ L m

(5)についてです。 どうして垂直抗力N(E)=0のときも小球は軌道から離れないといえるのでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

221. くぼみを通過する小球 図のように, A→Bの間は鉛直, B→C→Dの間は点O1 を中心とする半径rの円周の一部, DE の間は水平面に対して角0をなす斜面, E →Fの間は点O2 を中心とする半径rの円 周の一部, FGの間は水平となっている なめらかな軌道がある。 また, 点BとEは 同じ高さである。 01 に対して高さんの点 AA B 300 P h 01 E D C (土) F G ・ 02 Aから, 質量mの小球Pを自由落下させたところ, Pは軌道に沿って同じ鉛直面内を運 動した。 重力加速度の大きさをg として, 次の各問に答えよ。 (1) P点Bを通過する瞬間の速さを求めよ。 (2) 点Cを通過する瞬間の, Pの運動エネルギーと速さをそれぞれ求めよ。 (3)点Cで,Pが軌道から受ける力の大きさを求めよ。 (4) Pが点Dを通過した直後の速さを求めよ。 また,このとき, 点DでPが軌道から受 ける力の大きさと, (3) で求めた点Cで受ける力の大きさの大小を比較せよ。 (5)点Eを通過した直後に,Pが軌道からはなれないためのんの条件を, 0, h, rを用 いて表せ。 (6) 点Fを通過した直後に,Pが軌道から受ける力の大きさを求めよ。

点Bを中心にモーメントを考えた時の8.0N×lcos60°はどこのことを指しているのでしょうか？またモーメントはFlまたはFlsinθなのにcosになっているのはなぜでしょうか??教えてくださると助かります🙇‍♀️

図のように, 重さ8.0N の一様な棒AB を水平であ らい床と 60°の角をなすように立てかけた。鉛直な 壁はなめらかである。 棒にはたらく重力は,すべて 棒の中点 0 に加わるものとする。 何の (1) 床が棒の下端Bを垂直方向に押す力の大きさ NB [N] を求めよ。 A 20 (2) 壁が棒の上端Aを垂直方向に押す力の大きさ NA[N] と,棒の下端Bが床から受ける摩擦力 60° B の大きさ B 〔N〕をそれぞれ求めよ。向 大 ヒント 下端B のまわりの力のモーメントの和が0となることを用いるとよい。

解き方教えてほしいです🙏

~6 231cm当たり350本の筋が入った回折格子に, 単色光を垂直に入射すると, 回折格子の後方 2.0mの位置で入射方向と垂直に張ったスクリーンの中央付 近に 3.5cm 間隔で明線が並んだ。 この単色光の波長は何か。

物理　電磁気　静電気力と電波電位 (4)で、解答には時間t後のMの鉛直方向の変位が0となればいいと書いているのですが、なぜその時Qに到達するの言えるのですか。水平方向はどう考えるのですか。これはQに到達するための必要条件を求めているということですか。

216 一様な電場内での荷電粒子の運動 図のように, 水 平方向右向きに強さE(E>0) の一様な電場を加える。 面 A, Bはそれぞれ鉛直面であり、 電場に対して垂直である。また、 PQは水平であり,PQに対して角0 をなす PR の長さを1と する点は,点Qの鉛直上方に位置している。このとき,質 量m,電荷g(g>0) の荷電粒子 M を考える。重力加速度の大 きさをg とする。 P+ A (1) 点Pと点Rで電位が高いのはどちらか。 また, その電位差 Vを求めよ。 (2)M を点Qから点Pへ移すときに静電気力がする仕事 Wop を求めよ。 リード D E (3)Mを点Rから点Pへ移すときに静電気力がする仕事 WRP を求めよ。 (4)Mを点Pに置いて静かにはなしてから面Bに到達するまでにかかる時間を求めよ。 (5)M を点Pにおいて鉛直上向きに打ち上げ, 点Qに到達させるときのMの初速度の大 きさを求めよ。 [21 東京工芸大 改] <-210

物理の質問です。 このサイトの下図において、CがAとBの内側にあっても、 F' × 0 + F1 × l1 - F2 × l2 = 0は　l1：l2 = F2：F1を満たしていれば成立すると思うですが、なぜCは内側にあってはだめなのでしょうか？

G wakariyasui.sakura.ne.jp 8 + : 平行で逆向きの場合の合成につい ても、 上と同様に求めてみます。 Fi 左図のように剛体に、 (F2 F2) の2力がはたらいてい るとし、この2力の合力を求めま す。 まず、この2力とつり合う架空の 力を考えます。 つり合ってい るという前提でつり合いの条件を 使って計算していきます。 この架空の力の大きさを求めると、 つり合いの条件①より、 F-F1+F2=0 (どれも平行なのでベクトルではなく下向き 正のスカラーとして計算しました) :.F'=F1-F2 また、 つり合いの条件②より、 点Cの回りの力のモーメントを和を考 えると、 F'x0+Fixl-F2×12=0 :. F1xl=F2×12 h_F2 = 12 F1 ::l2=F2:F すなわち、 点Cからの (腕の長さ)の比が2つの力の大きさの逆比。 AC 12 しかしこのとき、 点Cが点Aと点 Bの間にあるとすると、このよ うな3力では剛体が回転し始め てしまいます。 3力の並び方が、 物体を右回転させるような並び 順になってしまっています。 い ま、3力はつり合っている前提な ので、 剛体が回転してはまずいです。 ということは、 点Cからの腕 の長さ) の比が2つの力の大きさの逆比、になるような点を他に探さ なければなりません。

EXの(3)の最後のところなのですが、なぜuはプラスマイナスからこのように判断できるのですか

64 力学 知 トク 等質量の弾性衝突では,速度が入れ替わる。 78の答えが出たら, M=mとしてみると分 かる。たとえば, Qがはじめ静止していると, 衝突してきたPが止まり, Qがひで動き出 すことになる。 79 なめらかな床上に, 質量 Mの板が, ばね定数に のばねで結ばれて置かれている。 質量m (M/2) ↓ 解 の物体が速さで板に当たるとき, ばねの縮みの 最大値はいくらか。 衝突は瞬間的とする。 M_ m Vo k 000000 (1)e=0 (2) e= =1の場合について求めよ。 保存則の威力 (1)Pがばねを押し縮めると同時に, Qは ばねに押されて動き出す。 ばねが最も縮 んだときとは,Qから見て接近してくる Pが一瞬静止したときでもある。 VI 運動量 65 <止まった 相対速度 0 つまり、相対速度が だ。し したがって,このときQの速度も”である。 Qから見た Pの運動 P.Qの速度は同じ 運動量保存則より mv=mu+Mv v= m m+M -Vo トク 2物体が動いているとき, “最も・・・"は相対速度に着目 りっきゃく 力学的エネルギー保存則, 運動量保存則とも運動方程式に立脚している。 しかし、保存則は運動方程式を超えた力を秘めている。 たとえば, 滑らかな 曲面をすべり降りたときの物体の速さや, 衝突の問題では運動方程式を用い ても事実上解けない。 ただ, 保存則には適用条件があることは常に意識して おかねばならない。 (2) 力学的エネルギー保存則より Mu2+ 1/21/11/21/12k . 1=vok(m+M) mM ちょっと一言 ここでQ 上の人に保存則まで用いさせてはいけない。 保存則や 運動方程式は静止系(あるいは慣性系)で用いるべきもの。 ただし,次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば, 加速度系で用 いることもできる。 摩擦抵抗なし(保存力以外の力の仕事=0) 力学的エネルギー保存則 衝突・分裂 (物体系について外力=0) 運動量保存則 力学的エネルギー保存則は仕事を, 運動量保存則は力を条件にしていると いう違いがある。 両者はまったく独立な法則であるが,両立することもあり, 車立的に解くタイプは概して難問となる。 が, パターンを心得ていれば, 取 いはむしろ一本調子だ。 猛犬を手なずけて忠犬としてしまおう。 EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Q がばね定 数kのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量mの球Pが速度v で進んできた。 Vo k Q m M (1) ばねが最も縮んだときのPの速度vを求めよ。 (2) ばねの編みの最大値を求めよ。 (3) やがてPはばねから離れた。Pの速度を求めよ。 (3) Qの速度をUとすると 運動量保存則より mv=mu+MU ...... ① ばねは自然長に戻っているから、力学的エネルギー保存則より 121212m2-12m+1/2 MU2 Uを消去して整理すると 2次方程式の解の公式より .....2 (m+M)u2-2mvou+(mMv02=0 m±M u=> m+Mv u=v とすると,① より U=0 となって不適 (ばねに押された Qは右へ動 いているはず) ium-M m+M V₁ ゆる High (3) は P, Q がばねを介して緩やかな衝突をした後と見てもよい。エネル ギーを失わない弾性衝突だから, e=1の式 u-U=) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

右下のhighのイメージがつかめません。どういう時に使えるのですか？質問がガバっとしててすいません。。教えていただけませんか？

64 力学 17 トク 等質量の弾性衝突では、 速度が入れ替わる。 78の答えが出たら, M=mとしてみると分 かる。 たとえば, Qがはじめ静止していると, 衝突してきたPが止まり, Q が で動き出 すことになる。 79 なめらかな床上に, 質量Mの板が, ばね定数k 一のばねで結ばれて置かれている。 質量m (<M/2) の物体が速さひ で板に当たるとき, ばねの縮みの 最大値はいくらか。 衝突は瞬間的とする。 (1)e=0 (2) e=- の場合について求めよ。 保存則の威力 M. m Vo 0 000000 運動量保存則 御 ← できない 非殊性 力学的エネルギー弾性定、分裂(火薬なし動 分裂(焼あり) (1)Pがばねを押し縮めると同時に,Qは ばねに押されて動き出す。 ばねが最も縮 んだときとは,Qから見て接近してくる Pが一瞬静止したときでもある。 止まった 65 相対速度 0 つまり、相対速度が0となるときだし したがって,このときQの速度もである。 運動量保存則よりmv=mv+Mu Qから見た Pの運動 P.Qの速度は同じ m m+M" トク 2物体が動いているとき, “最も... は相対速度に着目 りま (2) 力学的エネルギー保存則より 一体となって、ピニト 1 2' mv,² = 1½ mv² + 1 Mv² + 1½ kl² つきゃく 力学的エネルギー保存則, 運動量保存則とも運動方程式に立脚している。 しかし,保存則は運動方程式を超えた力を秘めている。たとえば,滑らかな 曲面をすべり降りたときの物体の速さや, 衝突の問題では運動方程式を用い ても事実上解けない。ただ,保存則には適用条件があることは常に意識して おかねばならない。 摩擦抵抗なし(保存力以外の力の仕事=0)力学的エネルギー保存則 運動量保存則 衝突・分裂(物体系について外力= 0) 力学的エネルギー保存則は仕事を, 運動量保存則は力を条件にしていると いう違いがある。両者はまったく独立な法則であるが,両立することもあり 連立的に解くタイプは概して難問となる。が,パターンを心得ていれば, 取 扱いはむしろ一本調子だ。 猛犬を手なずけて忠犬としてしまおう。 EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Q がばね定 数々のばねを付けられた状態で置かれている。 P Vo m M mM = (m+M) ちょっとここでQ上の人に保存則まで用いさせてはいけない。 保存則や 運動方程式は静止系(あるいは慣性系)で用いるべきもの。 ただし,次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば, 加速度系で用 いることもできる。 (3)Qの速度をUとすると 運動量保存則より mv=mu+MU ...... ① ばねは自然長に戻っているから, 力学的エネルギー保存則より Uを消去して整理すると mv,² = 1 mu² + MU² ......2 (m+M)u2-2mvou +(m-M)vo²=0 u=m+M Vo m+M' 2次方程式の解の公式より u=v とすると, ①よりU=0 となって不適 (ばねに押された Qは右へ動 いているはず) :.u=- m-M m+Mv 左から質量mの球Pが速度v で進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度vを求めよ。 (2) ばねの縮みの最大値を求めよ。 (3) やがてP はばねから離れた。 Pの速度uを求めよ。 High (3)はP, Q がばねを介して緩やかな衝突をした後と見てもよい。エネル ギーを失わない弾性衝突だから, e=1の式 u-U=(vo) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

(3)です。かっこ2の値を代入して答えてしまったのですが、なんでダメなんですか？

1 * 粗い水平な床となめらかで鉛直な壁に,質量 M 長さの一様な棒AB を,床から角0 だけ 傾けて立てかけた。 そして棒の中点に質量mの 小物体Pを置いたところ, 棒の表面が粗いため Pは棒の上で静止し, 棒も静止したままであった。 B A点で棒が床から受ける摩擦力の大きさは (1) である。 ただし, 重力加速度の大きさを P g とする。 また,棒と床との間の静止摩擦係数をμとすると,棒が静止してい ることからμ≧ (2) の条件が成り立っている。 Pの位置を少しずつ 変えていくと, A点からの距離がxの位置に置いたとき棒がすべらず に静止する限界になった。 x= (3) である。 (芝浦工大)