(2)の問題で、なぜ向心力が内側ではなく外側に働くんですか？

(2) 糸の張力の水平成分Ssin0=mgtan0が向 心力となる。運動方程式 mro?3Fから、 uPoint 同心力は, 重力や摩擦力のような力 の種類を表す名称でなく, 円運動を生じさせる 原因となる力の総称で, 常に円の中心を向く。 bAs 基本例題29 鉛直面内の円運動 基本問題 206 図のように,質量mの小物体が, 摩擦のない斜 面上の高さんの点から静かにすべりおりた。斜面 の最下点は半径rの円の一部になっている。重力 加速度の大きさをgとして,次の各間に答えよ。 ト(1) 斜面の最下点での小物体の速さを求めよ。 (2)..斜面の最下点で,小物体が面から受ける垂直抗力の大きさを求めよ。 m つは、 h の式 2 6 体の向心力になる。半径方向の運動方程式 1HAN 指針 (1)では,力学的エネルギー保存の 法則から速さを求める。 この結果を用いて,(2) では,最下点での半径方向の運動方程式を立てる。 解説 v2 =N-mg m- r N (1) 最下点での速さをひとし,す (1)の結果を用いて, 2h) ベり始めた直後と最下点に達したときとで, 力 学的エネルギー保存の法則を用いる。 最下点を 高さの基準とすると, N=mg(1+ mg r Point 鉛直面内の運動は等速円運動となら ないが,各瞬間において, 等速円運動と同様の 運動方程式を立てることができる。 mgh= mu° リ=V2gh 2 (2) 重力と垂直抗力の合力が, 最下点での小物

この問題の(1)の解答の青矢印のところの途中計算教えて欲しいです。（20sin30 °のところの計算の仕方です）

基本例題9斜方投射 *36,37,38,39 地上から水平より 30° 上向きに,初速度 20m/s で小球を投げ上げた。重力加速 度の大きさを9.8m/s? とする。 (1)最高点に達するまでの時間 [s] を求めよ。 (2) 最高点の高さん[m] と, 投げた点から最高点までの水平距離 xi [m] を求めよ。 (3) 再び地上にもどるまでの時間z [s] と,水平到達距離 x2 [m] を求めよ。 指針 投げた点から水平 (x) 方向に等速直線運動, 鉛直上(y) 向きに加速度 -gの等加速度運動 をする。最高点(vッ30 の点)を境に上りと下りが対称になることに注目する。 解答(1)「ひ=vo-gt」 をy成分について立 y 最高点 (ッ=0) てると,最高点では ひy=0 より 0=20sin30°-9.8×丸 ti=1.02…=1.0s (2)「ー=ー2gy」 より 0°-(20sin30°)=-2×9.8×h 20m/s 6-↑ 20sin 30° 130° 0; 20cos 30° X」 100 h= 2×9.8 X2 =5.1m x方向には等速直線運動をするから 「x=ut」より X=20cos 30°× =10×1.73×1.02=17.6…=18m (3) 対称性より X2=2x」=2×17.6=35m t2=2t=2.0s POINT 水平方向:等速直線運動 + 鉛直方向:自由落下 水平投射 ナ 斜方投射 水平方向:等速直線運動 + 鉛直方向:鉛直投射

(1)どうして面積で答えが求められるのですか？ (2)1個目の式が2個目の式になるところが分かりません。 どう考えればいいでしょうか？

がな 61.気体がする仕事●図1のように, なめらかに 動くピストンで理想気体を封じた容器がある。ピスト ンにはばねがついていて, ばねの一端は容器に固定さ れている。この気体を熱したところピストンはゆっく り右に動き,気体の圧力と体積はカーV図上で図 p[Pa] 2のように状態 A(か, Vi) から状態 B(pe, V2) に 61. 00000000O0 図1 B p2 変化した。 (1)気体がピストンにした仕事 W (J] を求めよ。 LTAN っ A ler 0 0 V Ve Vim°] (2) 初めの状態Aのとき,ばねは自然の長さで あった。状態Bでばねに蓄えられている弾性エネルギー E[J] を求めよ。 図2 4U

問1についてです。 解説右上の図について、f1,f2,Fはわかったのですが、右向きのf2が分かりません。どうしてf2は台Aに対して右向きに作用するのですか？

台Aと物体Bの間には,それぞれ摩擦力がはたらくとする。ただし, M>m であり,重 10]摩擦のある面上の運動の基 のように,水平な床の上に質量 Mの台Aがあり,その上に質量 m の物体Bがある。 kBの側面に軽くて細い糸が付いており,手で引くことができる。床と台Aの間と, 力加速度の大きさをgとする。 (2013年 追試) |B 調1糸を手で引引いて物体Bに水平な力を加え,その大きさがFのとき,台Aと物体B は一体となって動いた。床と台Aの間には大きさ f」の動摩擦力がはたらいている。 台Aと物体Bの加速度の大きさを表す式として正しいものを,次の①~6のうちから 一つ選べ。 F-f 行 aie F-f」 2 M+m 0 F+f」 F+f M+m m m F fi F M+m f」 6 M+m 6 m m で間 問2 問1の状況でf」を表す式として正しいものを,次の①~6のうちから一つ選べ。 ただし,床と台Aの間の動摩擦係数をμ'とする。= MF mF 0 'Mg-- 「M+m 2 'Mg 'Mg 0 (M-m)g M+m 6 (M+m)g (0nia' eo 問3 問1の台Aと物体Bが一体となって動いている状態から, 物体Bに加える力をさ らに大きくすると,物体Bは台A上をすべった。このとき,台Aは床に対して等速直 線運動をした。 床と台Aの間にはたらく動摩擦力の大きさをfとし、台Aと物体Bの間にはたら く動摩擦力の大きさをfaとする。台Aが床に対して等速直線運動をするとき,ffと faの関係を表す式として正しいものを,次の①~⑥のうちから一つ選べ。 M 2 f=" f。 m 0 f= f。 m M -f2 「M+m m f2 M+m 6 f="。 m+M M 0 f= 6 f= 問4 問3の状況で台Aと物体Bの間の動摩擦係数を,床と台Aの間の動摩擦係数μ を用いて表す式として正しいものを, 次の①~6のうちから一つ選べ。 M m M 0 の m M 6 m+y m m+M G|運動の法則 15 第一 4

赤で囲んだ所なんですけど、何で初速度がないのですか？

曲 発展問題 48,52 発展例題5 斜面への斜方投射 物理 Vo 図のように,傾斜角0の斜面上の点Oから, 斜面と垂直な 向きに小球を初速 vで投げ出したところ, 小球は斜面上の 点Pに落下した。重力加速度の大きさをgとして,次の各問 に答えよ。 0 0 P (1) 小球を投げ出してから, 斜面から最もはなれるまでの時間を求めよ。 (2) OP 間の距離を求めよ。 指針 重力加速度を斜面に平行な方向と垂 0=oな--9cose.t? 直な方向に分解する。 このとき,各方向における 小球の運動は,重力加速度の成分を加速度とする 等加速度直線運動となる。 1 0=t(Vo 解説 20。 t= gcose >0から, (1) 斜面に平行な方向 にx軸,垂直な方向に y軸をとる(図)。重力 加速度のx成分, y成 分は,それぞれ次のよ うに表される。 y, gsin0 gcos0. 1 0 10 x方向の運動に着目すると、x=- 29sin0·tか x ら,OP間の距離×は, P 1 x= 59 sin0·t?=-gsin0.(-20 1 2 gcose x成分:gsin0 y成分:-gcos0 ッ方向の運動に着目する。小球が斜面から最も はなれるとき,ッ方向の速度成分り,が0となる。 求める時間をt,とすると, u,= vo-gcosθ·tの 2v,° tan0 不由gcos0 平 Q (Point y方向の等加速度直線運動は, 折り 返し地点の前後で対称である。y=0からッ方 向の最高点に達するまでの時間と, 最高点から 再び y=0に達するまでの時間は等しく, t;=2t, としてt。 を求めることもできる。 式から, Vo 0=-gcose-t gcoso (2) Pは y=0の点であり, 落下するまでの時間 をなとして,y=vat- -g cose·t? の式から,

問二の解説の最初の2行が分かりません 台の上で観察すると、どうして－aの加速度が働くのですか？

7慣性力 18慣性力の 水平面上に置かれた平らな台を考え る。図のように, 原点Oを台に固定し てとり,水平右向きに2軸を, 鉛直上 向きにy軸をとる。台の上で, 原点0 から質量mの小球を, z軸に対して角 度0の方向に速さ v0で投げ上げる。 重力加速度の大きさをgとする。 Vo 0 -X 台 (2015年 追試〉 問1 台が固定されている場合を考える。時刻t=0 に投げ出された小球は, 最高点に 達した後,やがて台に衝突した。この間の時刻tにおける小球の座標zとyを表す式 の組合せとして正しいものを, 次の①~⑥のうちから一つ選べ。 y 0 Vot 2912 Vot tot- 2912 Mg Votsin0 Vot cos 0+ 2912 Mo Votsin0 1 Vot cos 0- 2912 1 Vot cos0 Votsin0+ 2912 6 --gt 1 2912 Vot cos 0 Votsin0 問2 次に,台が大きさaの加速度で水平右向きに等加速度直線運動している場合を考 える。投げ上げた角度θが60°のとき,小球は原点Oに戻ってきた。 aを表す式とし て正しいものを, 次の①~①のうちから一つ選べ。 ただし, 小球を投げ上げたことに よる台の運動への影響は無視できるものとする。a=■ 0 2 1 0 59 方 0号0 0 g の V3 13 2 09 3g 2 0 2g 3 第1章 |力学 の

この問題の(1)の質問です。 この本の答えは張力を鉛直方向に分解し、重力との力のつりあいで式を立てていますが、なぜ張力を分解したのでしょうか？ 僕は重力が張力と同じ向きになるように分解し、 S=mg cosθ と式を立てたのですが、なぜ答えが違うのでしょうか？ ※ある程度... 続きを読む

8.円運動99 基本例題28 円錐振り子 基本問題 203, 204, 205 図のように、長さ 1の糸の一端を固定し, 他端に質量m のおもりをつけて, 水平面内で等速円運動をさせた。糸と 鈴直方向とのなす角を0, 重力加速度の大きさをgとして, 次の各間に答えよ。 (1) おもりが受ける糸の張力の大きさはいくらか。 (2) 円運動の角速度と周期は、それぞれいくらか。 12 00 m 000 の意供 m(Isin0) w。%=mgtan0 DIX8.0 地上で静止した観測者には, おもり は重力と糸の張力を受け, これらの合力を向心力 として,水平面内で等速円運動をするように見え る。この場合の向心力は糸の張カの水平成分であ る。(1)では, 鉛直方向の力のつりあいの式,(2) では,円の中心方向(半径方向)の運動方程式を立 指針 g lcos0 の= lcos0 (変周期Tは, T== 2元 =2元, の g 別解 (2) おもりとともに 円運動する観測者に は,Sの水平成分と 遠心力がつりあって 国(みえる。力のつりあ いの式を立てると, (2)の運動方程式と同じ結果が得られる。 m(lsin0)?-mgtan0=0 m(1sin) S。 てる。なお, 円運動の半径はIsin0 である。 解説 (1) 糸の張力の大き さをSとすると, 鉛 直方向の力のつりあ EL Ssin0=mgtan0 PIO mg Scos0 S いから, Scos0=mg Ssin0 S=-mg coso Point 向心力は, 重力や摩擦力のような力 の種類を表す名称でなく, 円運動を生じさせる 原因となる力の総称で, 常に円の中心を向く。 6u A (2) 糸の張力の水平成分Ssin0=mgtan0が向 心力となる。運動方程式 mro?=Fから, 第Ⅱ章 力学

物理の質問です。 この問題の解答は、斜面に平行な方向をx軸、垂直な方向をy軸として答えを出していますが、なぜこのように設定したのかが分かりません。 僕は地面に平行な方向をx軸、垂直な方向をy軸として答えを出したのですが、解答に載っているものとは異なり、余計に分からなくなりま... 続きを読む

22 1章 力学I 発展問題。 1 n 発展例題5 斜面への斜方投射 物理 Vo 図のように,傾斜角0の斜面上の点Oから, 斜面と垂直な 向きに小球を初速 。で投げ出したところ,小球は斜面上の 点Pに落下した。重力加速度の大きさをgとして, 次の各問 A に答えよ。 P (1) 小球を投げ出してから, 斜面から最もはなれるまでの時間を求めよ。川 () (2) OP 間の距離を求めよ。 調和 () 0=b--9cos0-t 0-(-9cos0-) 1 0=Votz-2 指針 重力加速度を斜面に平行な方向と垂 直な方向に分解する。 このとき, 各方向における 小球の運動は,重力加速度の成分を加速度とする 等加速度直線運動となる。 1 -g cosé 2 解説 2v0 t>0から, t= gcose (1) 斜面に平行な方向 にx軸,垂直な方向に y軸をとる(図)。重力 加速度のx成分, y成 分は,それぞれ次のよ うに表される。 x成分:gsin ッ方向の運動に着目する。小球が斜面から最も はなれるとき, y方向の速度成分yが0となる。 求める時間をちとすると, ひッ=v-gcos0·tの 式から, gsin0 -gcosé, *方向の運動に着目すると,x=今9sine·t? か 2 x ら,OP間の距離×は, P 1 -gsind·(gcose ー50sin0-tf= 2v0 Xミ 2 y成分:-gcos0 20° tan0 T由gcos0 Point y方向の等加速度直線運動は, 折り 返し地点の前後で対称である。y=0からy方 向の最高点に達するまでの時間と, 最高点から 再びy=0に達するまでの時間は等しく, t=2t, として。を求めることもできる。 Vo 0=0-gcos0·t 出 gcos0 (2) Pはy=0の点であり, 落下するまでの時間 をちとして, y=vot-9cos0·t2の式から,

解説の図の部分なんですけど mgじゃなくてgの理由を教えてください。 質量は考えなくてもいいんですか？

221章 カ学I 発展問題 48,52 発展例題5 斜面への斜方投射 【物理「 Vo 図のように,傾斜角0の斜面上の点Oから, 斜面と垂直な 向きに小球を初速 で投げ出したところ, 小球は斜面上の 点Pに落下した。重力加速度の大きさをgとして, 次の各問 に答えよ。 0 P (1) 小球を投げ出してから, 斜面から最もはなれるまでの時間を求めよ。 (2) OP 間の距離を求めよ。 0=46-2000-1 0=6(カー50cos0-t) 指針 重力加速度を斜面に平行な方向と垂 直な方向に分解する。このとき,各方向における 小球の運動は,重力加速度の成分を加速度とする 等加速度直線運動となる。 解説 200 t>0から, t2 gcose (1) 斜面に平行な方向 にx軸,垂直な方向に 0 gsing -gcosé, x方向の運動に着目すると, x=3gsin0·t? か y軸をとる(図)。重力 加速度のx成分,y成 分は,それぞれ次のよ うに表される。 g ら,OP間の距離×は, P 0 1 20。 x=ラgsino-t=9sin0-(cose) x成分:gsin ッ方向の運動に着目する。小球が斜面から最も はなれるとき, y方向の速度成分 u,が0となる。 求める時間をむとすると, ひッ=びの-gcosθ·tの 式から、 y成分:-gcos0 2v3 tan0 K gcos0 Point y方向の等加速度直線運動は, 折り 返し地点の前後で対称である。y=0からy方 向の最高点に達するまでの時間と, 最高点から 再び y=0 に達するまでの時間は等しく, t,=2t, として。を求めることもできる。 Vo 0=o-gcos0·t, も= gcos0 (2) Pはy=0の点であり, 落下するまでの時間 をちとして,y=びっtー 2 1 ;9cos0-t? の式から,

(2)でなぜ北西の向きになるのかが分かりません。 よろしくお願いします🙇‍♂️

基本例題 3 相対速度 ト*8,9,10 湖を東西に横切る橋を,自動車Aが東向きに 10m/s, 自動車Bが西向きに15m/s の速さで進んでいる。 (1) Aに対するBの相対速度はどの向きに何 /sか。 (2)この橋の下をモーターボートCが北向きに10m/s の速さで進んだ。 Aに対するCの相対速度はどの 向きに何m/sか。 AO 10m/s 15m/s -0DB 10m/s 北 西4東 南 指針 一直線上の運動の場合, AとBの速度をそれぞれひん, UB とすると, Aに対するBの相対連 度は DAB= U- nである。平面上の運動の場合には, ベクトルを用いて DAB= UB- と なる(DABは,との始点をそろえて, ひんの終点から びBの終点にベクトルをかく)。 解答(1)東向きを正とすると, Uハ=+10m/s, UB=-15m/s だから UAB= UB- UA=(-15)-(+10) UAc=V2 vA =10/2 =10×1.41=14.1=14m/s よって 北西の向きに、14m/s =-25m/s POINT よって 西向きに 25m/s (2) UAc は右図のよ うになる。A, Cの速さは等し 相対速度 の (見られるほう) の UAC Vc UB UAB = UB-UA 457 く, UA= Uc で あるから,UAac の大きさは,直 角三角形の辺の比より 1 始点をそろえる 始点 UA(見るほう)