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物理 高校生

この問題はなぜ等速円運動ではないのですか?初速度があるからでしょうか?初速度があるとなぜ、等速にならないのですか?あと、⑵なんですけど、張力が0だとだめだから、張力≧0じゃなくて、張力>0だと思うんですけど、なぜ、解答のようになっているのですか?あと、3枚目なんですけど、青... 続きを読む

右ページの図のように, 長さ(の糸に質量mの物体を結び, 最下点で初速度しっを 問8-3 与えた。 以下の問いに答えよ。 糸が鉛直方向となす角度が0のときの糸の張力Sを求めよ。 物体が1回転するために必要なめに関する条件を求めよ。 この問題では, 物体の高さが変わるため, 物体の速さも変化します。 つまり、この問題における円運動は, 等速円運動ではないのです。 等速でない円運動の場合でも基本的な考えかたは等速円運動のときと同じですよ (1)は「円の中心方向の力のつり合いを考えて, S=mgcosθ」としてはダメです。 物体は静止していない, つまり, 円運動をしています。 円運動をしているということは, 中心方向に加速度が生じていますよね。 加速度が生じているということは, 力のつり合いではなく, 運動方程式を立てて考えなければならないということです。 解きかた (1) 向心力は, 張力Sと, 重力の中心方向成分である-mgcosθとの和 S-mgcos0

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物理 高校生

類題を解いてみて、答えが全く別物になっていました。公式を見てみたりしましたがわかりません。 回答には解説もないので答え方の検討がつきません、どなたかお力添えください。

例題 16 鉛直面内の円運動 図の半径と(m]のなめらかな半円筒の内面の最下点に 向かって,質量m[kg]の小球を水平方向に速さ/volp/s」 ですべらせた。重力加速度の大きさを g[m/s}とする。 (1)小球が図の点Bを通るときの速さ びB[m/s] と,回 から受ける垂直抗力の大きさ/Na[N)を求めよ。 (2) 小球は図の点Cで面から離れたどする。cos@をVo 9, rで表せ。 ID B Oo Do (3) 小球が半円筒の最高点Dを通過するためには, Voがある大きさ Umin 以上である必要がある。Umin [m/s]を求めよ。 解(1)点Aを含む水平面を重 力による位置エネルギー 慣性力 の基準水平面とすると, VB 点Aと点B間での力学 B 的エネルギー保存則より UB° 10 NB rcos00 15 1 mu? = ; mvB? 1 2 2 mgcos0 + mgr(1 + cos 0) よって mg UB = Vv - 2gr (1 + cos0) [m/s] 小球とともに回転する立場で考えると, 点Bで小球には重力,垂 直抗力,慣性力がはたらく。半円筒の中心方向にはたらく力のつり あいより 20 15 m - Ne - mgcosθ = 0 2 VB O, の式よりNB = m Vo - mg (2 + 3cos0) [N] 3 (2)点Cでは垂直抗力が0になって面から離れる。③式で Ns = 0 として r 25 0= m 20° mg(2 + 3cos6o)よって cosθ。 = D- 2gr r 3gr (3)点Dで小球が受ける垂直抗力の大きさ No [N] は, ③式で0=0と おくと cos0 =1なので No = m - 5mg r No20であれば, 小球は半円筒を離れずに点Dを通過できる。 よって m 2 Umin 5mg = 0 より Umin = V5gr (m/s] 30 類題 16 図のように, 水平な床に固定された半径r[m]の なめらかな半円筒の頂点Aから質量 m[kg]の小 球を静かにすべらせたところ, 図の点Bで小球 は円筒面を離れたとする。このとき, coséoの値 を求めよ。 35

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