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物理 高校生

黄色のマーカーについている問題についての質問で 問題の中の黄色のマーカーところの 2tー20×9.8=0 t=98N の式で運動方程式のところ tーmg=0はありますが2というのが動滑車からきたのかどこからきたかがわからないので教えて頂きたいです。 よろしくお願いします。

教科書 p.94 問3 ポイント 解き方 第1節 仕事と力学的エネルギー 図のような, 定滑車と動滑車を組みあわせた装 置を用いて,質量20kgの物体をゆっくりと 0.50 mの高さまで引き上げた。 人は,ひもを何m引い た。 また、ひもを引く力がした仕事は何Jか。 ただし, 滑車やひもの質量は無視できるものとす る。 -20kg 81 10.50m 問のガイド 第1節 動滑車の両側のひもから張力がそれぞれはたらく。 動滑車を用いているので, 物体を0.50m 引き上げるために人はひ もを 0.50m×2=1.0m 引かなければならない。 動滑車には両側からひもの張力がはたらく。 また, 物体をゆっくり と引き上げたので, 物体 (動滑車を含む)にはたらく力はつりあってい ることから, ひもの張力の大きさをTとすると、 2T-20×9.8=0 よって, T=98N 人はひもをTと同じ大きさの力で鉛直下向きに1.0m 引くので, ひもを引く力がした仕事は, 98N ×1.0m=98J である。 ●引いた距離・・・ 1.0m, 仕事・・・ 98 J

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物理 高校生

物理の波動の問題です。 黄色マーカーで引いたところなのですが、なぜ(2)と(5)でバネの伸びの表記方法が違うのですか? (5)は「⊿ℓ-√2r0」ではないのですか?

振動する台上の物体の運動 発展例題20 図のように、ばね定数んの軽いばねの下端を固定し,上端に質量Mの 水平な台Bを取りつけ,その上に質量mの物体Aをのせた装置がある。 物体Aと台Bを, つりあいの位置を中心に鉛直方向に単振動をさせる。 このとき,物体Aが台Bからはなれることがないとすると,AとBは同 じ単振動をする。重力加速度の大きさをg として,次の各問に答えよ。 (1) 装置全体がつりあいの状態にあるとき,自然長からのばねの縮み 4 はいくらか。 台Bとともに単振動をしている, 物体Aの加速度 αはいくらか。 鉛直上向きを正 Aのつりあいの位置からの変位をxとして, 加速度αをxの関数として表せ。 (3) 台Bが物体Aを押す力fを,Aのつりあいの位置からの変位xの関数として表せ。 (4) 台Bが最高点に達したとき, 台Bが物体Aを押す力がちょうど0になったとする。 このときの単振動の振幅ro を, M, m, k, g を用いて表せ。 (5) 台Bをつりあいの位置から√2ro だけ押し下げ, 静かにはなすと, 物体Aは,つり あいの位置からの変位がx のところで台Bからはなれた。 変位 x1, およびそのとき の物体Aの速さを, M, m, k, g を用いてそれぞれ表せ。 (京都産業大 改) 指針 (1) 装置全体について, 力のつり あいの式を立てる。 (2) A,Bが一体となって運動しているので, A とBを一体とみなして運動方程式を立てる。 (3) (4) Aにはたらく力を考え, Aについての運 動方程式から, カナを求める。 (4) は, (3) 結果を利用する。 (5) AがBからはなれるのは, f = 0 のときであ る。 また, 単振動におけるエネルギー保存の法 則では, 運動エネルギーと復元力による位置エ ネルギーの和は一定である。 復元力による位置 エネルギーは, つりあいの位置からの変位xを 用いて, kx2/2 と表される。 解説 (1) 装置全体 の力のつりあいから, kal-(M+m)g=0 M+m A 'g k B Mg 41= (2) AとBを一体とみなす A と、 変位xのときに受ける 力は、図のように示される。 B 一体とした運動方程式を立 Mg (M+m)a=k(Al-x)-(M+m)g k4l-M+m)g=0 を用いて, a=- A kAl mg k(1-x) Ĵa mg k M+m XC (3) Aが受ける力は,図の ように示される。 Aの運動 方程式を立てると, ma=f-mg f = m (g+a) =mg k M+m x=x= 9. 単振動 115 発展問題 228, 229 ひ= M+m k g A B A B m k 0= m(9-M²mr.) M+m 0=mg- -g k k ro= (4) このとき,Aは振動の端に達しており, (3) の式でx=r のとき, f = 0 になったと考えら れる。 @ mg M ) (5) AがBからはなれるのは, f = 0 になるとき である。 (4) の結果から, 変位 x1 は, ↑a ess はなれたときのA,Bの速さをvとする。 Bを √2ro だけ押し下げてはなした直後と, AとB がはなれるときとでは, AとBの単振動のエネ ルギーの和は保存される。 単振動におけるエネ ルギー保存の法則を用いると, =/= k ( √ Tr]) ² = 1 {kx;² + 1/2 (M + m) v² x r に値を代入して, vを求めると, M+m g k Froではないのか? 第Ⅱ章力学Ⅱ

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物理 高校生

物理の波動の問題です。 黄色マーカーの箇所の「金属棒の振動は基本振動なので…」が分かりません。 なぜ基本振動だと判断できるのでしょうか?

188 V章 波動 ZO 発展例題 31 クントの実験 次の にあてはまる用語。 または式を示せ。 図のように、 中央部Mを固定された長さ 7 [m]の金属棒 AB がある。 端Aを棒の長さの 方向に摩擦して振動させると, 棒は中点Mが 固定されているので,点Mは(ア)になり棒の両端は(イ)」となる基本振動の縦振 動がおこる。 C 指針 金属棒 AB には,中央が節, 両端が 腹となる縦波の定常波が生じる。 このため, 棒の 端Bは図の左右に微小振動する。 この振動に共鳴 して, ガラス管内には音波の定常波が生じる。管 内のコルクの粉末の繰り返し模様は,定常波に対 応しており, r〔m〕は半波長分に相当する。 解説 (ア) 金属棒の中点Mは節となる。 (イ) 金属棒の両端は腹となる。 192 201 21.188 青果校 棒の端Bには円板が取りつけてあり, 棒の振動をガラス管 BC 内の空気に伝える。 ピ ストンCを静かに移動させて BC 間の長さを調節すると, ガラス管内に均等にばらまか れた乾いたコルクの粉末が振動して,r[m] ごとに同じ模様を繰り返した。空気中の音 速を V[m/s] とすると, ガラス管 BC 内の気柱を伝わる縦波の振動数は (ウ) [Hz]で あり,また,金属棒の中を伝わる縦波の速さは (エ) [m/s] である。 201 V V f= == [Hz] 入 2r 発展問題 386 (ウ) 振動数をf [Hz], 音波の定常波の波長を とすると,入=2r なので, .er V 2r M BA (エ) 求める速さをv[m/s] とする。金属棒の振 動は基本振動なので、その波長はX' = 21, 振動 数はfである。 v=fx'=- x2l= VI r - [m/s]

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