(5)の単振動、最大の速さについての質問です！解説は理解出来てますが、2枚目にあるように単振動の位置エネルギーで表せないのはなぜですか？

114 力学 38 単振動 水平面内において一定の角速度ので 回転している円板がある。 円板上には, 半径方向にみぞが掘られており、その中 にばね定数k,自然長のばねが置かれ ている。 ばねの一端は中心0に固定され, 他端には質量Mの小球Pがつけられてい る。 Pはみぞの中を滑らかに動け, 0 か つ らPまでの距離rを用いておもりの位置を表す。 いま、円板上で静止 している観測者Aには, Por=ro の点に静止して見えた。 真上から見た図 Level (1), (2)★ (3)~(5)★ Point & Hint W (1) ro をlk, M, ω を用いて表せ。 (2) こうなるために必要な角速度に対する条件を表せ。 次に,Pをみぞに沿って外側に動かし, 点0 からの距離 n の点で静 かにPを放したところ, P はみぞの中で運動を始めた。 (3) Pが位置にあるときAが見る加速度をaとすると, A が書くべ き運動方程式はどのようになるか。 みぞ方向外向きを正とする。 (4) Pの位置を,rの代わりに ro から測ってx=r-ro を用いて表 すと, 運動方程式の右辺の力はLx の形になる。 Lをk, M, ω を 用いて表せ。 (5) Pを放してからばねの長さが最小となるまでの時間, ばねの長さ の最小値,およびAが見るPの最大の速さをk, M, w, ro, n, のう ち必要なものを用いて表せ。 (北海道大) Aにとっては遠心力が現れている。 (2) (1) の答えの形から自然に条件が決まってくる。 (5) (4) の結果からPの運動が確定する。 P the p LECTURE (1) 遠心力と弾性力のつり合いより Mrow²=k(ro-l ... (2)>0より kl Yo= k-Mw² k-Mw² > 0 k w√ M 回転が速過ぎると(ωが大き過ぎると),弾 性力より遠心力がまさり つり合う位置がな くなってしまう。 (3) ばねの伸びは -l と表せるから Ma=Mrw²-k(r-1) (4) 上式に r = ro+x を代入すると ( 38 単振動 •mmmm 自然長 遠心力がかかるから, | ばねは伸びているはず。 ①を用いた 115 遠心力 Mをmと書いてい ないだろうか? 物体上から見たとき 向心 外から見たとき ▷じゃ Ma = M(ro+x)w² − k(ro+x-1) ) =Mxw²2-kx =-(k-Mω²)x ......2 ∴. L=k-Mo² (2)で求めた条件よりLは正の定数であり,②はPがx=0(力のつり合 い位置)を中心として単振動をすることを示している。 (5) ②から単振動の周期Tは M 最大の速さは、 公式 Vmax = Aw より [ro を代入する) より速い Queeeeeeeeeeee- 0 Yo T=2nvk-M²2 2π√ とする誤りが多い。ばね振り子の周期 k が不変となるのは、ばねの力のほかに一定の力 がかかる場合のことである。 遠心力は半径と ともに変わる力である。 ばねの長さが最小となるのは, 内側の端の位置にくるときだから、端か ら端までの時間は半周期。よって, M T= √k-M₁² 振幅Aは上図より, A = n-ro よって, ばねの長さの最小値は ro-A=2ro-n # A 中心 k-Mos² A² = (n-1)√² M

（2）についてですが、下向きを正として考えて答えは正なのに上向きになるのですか？下を正として考えて、答えが正なら下向きではないのですか？

4.0.50kgのおもりに糸を付け、 図のように吊した。 次のそれぞれの場合について、糸がおもりを 引く力の大きさを求めよ。 2.9m/sで上昇させるとき 等速直線運動なので ゆえに引く力は4.9さん〕(上向き) a=0 よってF=0となる。 (3) 2.0m/s 2で上昇させ 上向きを正とす ma=Fより (2) 2.0m/s2で降下させるとき 下向きを逆とすると、 ma=Fより、 0.50×2.0=4.9-f 0.50×2.0=f-4.9 f=4.9+1.0=5.9〔N〕(上向き) in the futacht 20 m/n attitude t f=4.9~1.0 f=3.9〔N〕(上向き) ① おもり 050x9,80 = 4,92N3

どこが間違っているのか分からないので解説をお願いします🙇‍♀️ ２枚目の写真の赤線のところでN=mgとしてはいけない理由も教えて欲しいです

22* 質量mの物体と床との間の静止摩擦係数はμである。 図のように30°方向に力を加えるとき, 物体が滑り出さ ないための最大の力を求めよ。 m 130°

なぜ点Cは速さ０で運動エネルギーが０なんですか？誰か教えてくださるとありがたいです！

citar! 思考 143. ジェットコースター 図のように, 台車が速さ 14m/sで点Aから出発し, 鉛 直面内にある直径7.5mの円形のレールを 一周し,斜面をのぼる。 面はすべてなめら かであるとして, 重力加速度の大きさを 9.8m/s² とする。 次の各問に答えよ。 ✓ 14m/s A なぜしの運動 エネルギー0) 7.5m² B bo 水平面か らの高さ (1) 円形のレールの最高点Bにおける台車の速さはいくらか。 (2) 台車が斜面上の最高点Cに達したとき, 水平面からの高さはいくらになるか。 (3) 円形のレールを外し, 水平面と斜面だけのコースとする。 同じで点Aから出 発したとき,台車が達する最高点Cの高さは変化するか, 変化しないか。 例題18 知識物理 mx9.8: v2=√2 おもに 上昇する り子の でき での 角が 43. [m]の解 カエネル指 ngh(J) Un

電磁誘導について 1)のPQを流れる電流がどうしてI=E-V/Rで表されるのか分かりません レンツの法則でPQにはP→Qの向きに電流が流れるから、I=E+V/Rとはならないのですか？

<発展例題 78 運動する導体棒に生じる誘導起電力・ 図のように,鉛直下向きで磁束密度Bの一様な磁場 中に,起電力Eの電池をはさんだ間隔lのコの字型の 導線のレールを傾きの角で固定する。 これに電気抵 抗Rをもつ長さ 質量mの導体棒PQをのせ、手で 押さえておく。 手を静かに放すと, PQはレールに直交 IN したまま斜面を上昇した。 PQ とレールとの間の摩擦およびPQ以外の部分の電気 抵抗はなく,重力加速度の大きさをgとする。 大の比 LUPO OF (1) PQの速さがになった。このときの誘導起電力の大きさ V,PQを流れる電 流の大きさⅠ, この電流が磁場から受ける力の大きさF を求めよ。 (2) 手を放してもPQ が動かない場合の傾きの角を0とする。 tano はいくらか。 17 解答 考え方 (1) 誘導電流が閉回路を貫く下向きの磁束をつくるように、 誘導起電力が生じる。 (2) 手を放してもPQが動かないv=0 で, PQ が受ける斜面方向の力はつりあう。 (0) い (1) V= I1= |_1.44 |_ B•lu4tcos0 _Pioned =vBicoso icos 4t v=|-1.40|= GRE-VE-vlcose F=IBl=- = R 直で上R BI P 10 > [補足] A]\T (E-vBlcos0) Bl 10 B F R 25 191 21 が受ける斜面方向の力について,v=0 の場合のF (=) 50 Bに垂直 04t vat cose

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X, Y が間隔で平行に置かれている。 2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が0となるように傾斜している。 水平 部分の左端には, 抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池E が接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値 R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒 PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒 PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをgとして、以下の問に答えよ。 a R b E E [OR] とも P P' R, m B レール Y CH レール X 図1 2 01 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度vo を与えたところ,やがて PP' はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 2m1 問1 金属棒PP' の速さがとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P' か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, 4, B, v を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗 R と金属棒 PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け。 R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBL = 2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, m, a, Ⅰ l, B を用いて表せ。 ma = - IB l (4) 加速度αを, m, R, L, B, を用いて表せ。 _VBl VB22 a=-VBLXBlxmm 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に、 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 2 /mao² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり,その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ｡ F 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを、 W, P, m, g, 0を用いて表せ。 - 38-

なぜ①+②なんですか？ 代入して求めるのではだめですか

第1章 物体の運動とエス <発展例題 18 摩擦のある斜面と2物体の運動 図のように、傾きの角が30° のあらい斜面上 に質量mの物体Aを置き, これに軽い糸をつ け, 軽くてなめらかな定滑車を通して質量 2m のおもりBをつり下げたところ, A, B は動き 出した。 A が斜面を上昇するときの加速度の 大きさはいくらか。 Aと斜面との間の動摩擦 係数を 考え方 . Aにはたらく力 分ける 斜面に平行な力 重力成分 mg sin 30° 動摩擦力 F'= N 糸の張力 T 重力加速度の大きさをgとし, 斜面は固定されているものとする。 √√3 Aの運動方程式 斜面に垂直な力 重力成分 mg cos 30° 垂直抗力 N ・B: 2ma=2mg-T ① +② から, 代入 Aの力のつりあい N = mg cos 30° 3ma=2mg- 1/12 mg/1/15.1mg √3 √√3 2 3ma=mg よって,a=13239 30° mgsin30% F'= 30° -N 解答 A,B の加速度の大きさをα, 糸の張力の大きさをTと し,A,Bの運動の向きをそれぞれ正の向きとする。 運動方程式は m N A ・A:ma=T-mgsin30° 13 mg cos30°…① 斜面方向 = √√3 鉛直方向 sin 30° 130° mg =. 11/212 cos 30°=- √3 2 139 T mg cos30° 2m One Point > 物理独特の言い回し ・なめらかな(面) ⇒ 摩擦の無視できる (面) ・あらい(面) ⇒ 摩擦のある (面) 軽い(糸) ⇒ 質量の無視できる(糸) ・小球 (または小物体) ⇒大きさの無視できる球 (または物体) 補足 糸で結ばれた じ大きさの 運動する。 糸の張力の 糸のどの部 (車 左の結果 T=2m(

下線を引いている式から、波線を引いている解にたどり着くにはどうすれば良いですか？🥺

(2) のKが0となるときのxの値である。 (2)のKの式に, K=0, x=s を代入すると, 01/23ku-s") -μmg(1-s) 1/12(1-s)(1+s)-umg(1-s)-0(1-s) {/2/k(1+s)-umg}-0 =0 これから, s = 1, 2μmg --lとなる。 s = "は物体をはなした位置なの 2μmg -1 で、 解答に適さない。したがって k (4) 速さが最大となる位置を求めるには, (2) のKの式を用いて, K == /k(1²-x²) — µmg(1−x)

途中式を見せていただきたいです。 なかなか正しい答えにたどりつけません…。 右が私が解いたものです… 🥲‎

2 v² 1== 2g(sin0+μ'cose) (2) 斜面の下端に達したときの力学的エネルギ 一の変化は,往復する間に動摩擦力がする仕事 に等しい。 ◎代入 12/2mv-1/2mv²=2μ'mglcose (1) を代入して, v= sin0-μ'coso sin0+μ'cos/ Vo

(3)で力の向きが左手の法則よりどれも左向きと解説にあるのですが、どういうことですか？ ab,cdで誘導起電力が発生しないのは何故ですか 助けてくださいお願いします

例正 磁場を横切る回路の電磁誘導 2 図1のように,水平面上に平行で2L〔m〕 だけ離れた2直線んとんに 挟まれた領域がある。その領域に,平面に垂直で紙面の裏から表に向かう 磁束密度B 〔Wb/m²] の一様な磁場がかかっている。 導線と抵抗 R [Ω] の2つの抵抗器をつないで,図1のように1辺の長さがL 〔m〕の正方形 の形状をした回路をつくる。回路全体の質量をm[kg] とし,導線の抵抗 と2つの抵抗器の体積は無視できるものとする。この回路を辺 ab が直線 ムに垂直になるように平面上におき,直線に垂直に右向きに運動させ, 2直線とに挟まれた領域を通過させる。 回路と平面の間の摩擦と回 路の自己誘導は無視できるものとする。 以下では辺ad が直線ﾑに重なっ た時刻を t=0s, 辺bc が直線に重なった時刻を t=t〔s〕, 辺 ad が 直線に重なった時刻を t=t〔s〕, 辺bc が直線に重なった時刻を t = t3 〔s] とする。 解答にはt, t2, ts を用いてはならない。 ↑ 回路の速さ [m/s] L b R/2 R/2 L a d ↑ 4₁ 2L OB 12 Uit u3 0 t₁ 0 図2 はじめに、回路の速さが一定値 (2) 回路を流れる電流 [A] v[m/s] をとる場合を考える。 t₂ 0≦t≦において, 正方形 abcd を貫く磁束の大きさの単位時 間当たりの増加分を求めよ。 0≦t≦において, 回路を流れ る電流を求めよ。 また,回路を流れ る電流 0≦t≦t における時間 (3) 回路が磁場から受ける力の大きさ 〔N〕 変化を右図のグラフに図示せよ。 た だし, 図 1 で a→b→c→d→a の向きに流れる電流を正とする。 (3) oststにおいて,回路が磁場 til ti t₂ tt [s] t₂ ta't [s] tst [s]