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物理 高校生

N=0なのはなんでですか?N=0だと離れてしまっている

POWE 図のような傾斜軌道を下り, 半径rの円形のレール を滑走する台車について考える。台車の質量をm、重 力加速度の大きさをgとし, 台車は質点として扱い, 台車とレールとの間の摩擦を無視する。 (1) 台車の出発点Aの高さをんとし, レールの円形 部分の頂点をCとする。 ∠COB が0となる点Bで, レールが台車におよぼす力の大きさNを求めよ。 (2) 台車が点Cを通過するための, 出発点の高さんの最小値ん。 を求めよ。 指針 (1) 力学的エネルギー保存の法則 を用いて, 点Bでの速さを求め, 台車の半径方 向の運動方程式を立てる。 (2) (1) の結果を利用する。 点CでN≧0であれ ば、台車は点Cを通過できる。 すなわち,高さ ん。 から出発したとき, 点CでN=0 となる。 解説 (1) 点Bの高さ は,図から,r(1+cose) と 表される。 点Bでの速さを ひとし, 水平面を基準の高 さとして, AとBとで, カ 学的エネルギー保存の法則 を用いると, mgh= -mv²+mgr (1+cose) ... ① 地上から見ると,点Bにおいて台車が受ける力 は,重力,垂直抗力である。 重力の半径方向の 成分の大きさは mg coseであり, 半径方向の rcoso IN B mg mg cose 運動方程式は, 02 m r N= OO A img cos0+N... ② 式 ① ② から”を消去し, Nを求めると, mg (2h-2r-3r cos0) r 0= 発展問題 212, 213,214 0 mg r A (2) 点Cでの垂直抗力Nは, (1) のN00 を 代入した値で表される。 また, 求める高さん。 は, 点Cで N = 0 になるときの値である。 (1) の結 果から, (2ho-5r) Q Poin 《Point h=5r/2のとき, 点Cで台車の速 さが0となるわけではなく, ん。 は, 力学的エネ ルギー保存の法則だけでは求められない。 N = 0 となるとき, 台車は, 点Cで重力を向心 力とする円運動をしている。 B 5 =r

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物理 高校生

1〜3がどうしてこの計算になるか分かりません。 解説お願いします🙏✨

VAH 例題25 力学的エネルギーの保存 ともになめらかな, 斜面 AB と水平面BC がつながっており, 点Cにばね 定数 50N/m の長いばねがつけてある。 水平面 BC から 2.5mの高さの点Aに質量 2.0kgの物体を置き,静かにす べり落とした。 ただし, 重力加速度の大きさを9.8m/s2 とし, 水平面 BC を 高さの基準にとる。 解答 (1) KA+UA=0+2.0×9.8×2.5=49J (2) 力学的エネルギー保存則により KB+UB=KA+UA (1) 点Aでの物体の力学的エネルギーは何Jか。 (2) 水平面 BC に達したときの物体の速さは何m/sか。 [2] 3 0 50 (3) 物体がばねに当たり, ばねを押し縮めていくとき, ばねの最大の縮みxは何mか。 よって 1/2/3×2.0ײ+0=49 v²=49 ゆえにv=7.0m/s IPOINT 復用 ①運動エネルギー K: K=1/12m0² ② 重力による位置エネルギー U=mgh ¥59,60 2.5m 指針 (2),(3) 重力や弾性力 (ともに保存力) による運動では, 力学的エネルギー (運動エネルギーKと位置エネルギー の和)は一定に保たれる。 すなわちK+U=一定 27.02 25 5.02 x² = 49 B (3) (2)と同様に, K + U = KA + UA ばねが最も縮んだとき, 物体の速さは 0 であるから K = 0 よって 0+1/2×50ײ=49 解説動画 ゆえに x=1.4m ORIO ③ 弾性力による位置エネルギー U= =1/1/2k.x2 -kx² リー 例 000 編 オ

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物理 高校生

(1)について質問です。 最後の答え方は、「進行する向き」に関して書かなければ❌でしょうか?プラスかマイナスだけで書いていたのですが、それでも⭕️ですか?

8章 力学 Ⅰ 基本例題 3 加速度運動のグラフ 30 物体が,直線上を点A~Dまで運動した。 v[m/s]↑ そのときの物体の速さと時間との関係は, 図のようになる。 次の値を求めよ。 (1) AB間の加速度とCD間の加速度 (2) AD間の距離 指針 (1) 加速度は, v-tグラフの傾き に相当する。 各区間における傾きを求める。 (2) AD間の距離は, v-tグラフと時間軸とで 囲まれた台形の面積に相当する。 解説 (1) 1分40秒は100秒なので、 AB 間の加速度 αAB [m/s2] は, 軸の「単位」に aAB 30-0 100-0 =0.30m/s² 注意! 進行する向きに 0.30m/s² 5分は300秒 3分は180秒なので, CD間の加 速度 αcD 〔m/s2〕は, acD 0-30 300-180 =-0.25m/s2² <進行する向きと逆向きに 0.25m/s² (2) 台形 ABCDの面積を求める。 BC間の時間 は80秒なので、 (80+300)X30 =5.7×10'm 2 B 基本問題 16, 17, 20,21 C 0 1 2 3 4 D t 5 [分〕 別解 (2) 等速直線運動の公式x=vt, 等 加速度直線運動の公式x=volt 1/2zar からも求 められる。 AB 間: 1/1/20 x0.30×100²=1500m BC間: 30×80=2400m CD間: 30×120+ 1/23 × (−0.25)×120²=1800m これらの和を求めると. 1500 + 2400 +1800=5700=5.7×10'm Q Pointv-tグラフが直線の場合、物体の 運動は等加速度直線運動であり, その傾きが加 速度を表す。 傾きが0のときは, 等速直線運動 である。

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物理 高校生

(2)の解答の赤く囲んだところがよく分かりません…

実戦 基礎問 可動台上の物体の運動 次の文中の 図に示すように、 傾き角0の斜面をもつ質 量Mの三角台を水平面上に置いた。 三角台 は固定されておらず, 水平面上を自由に動く ことができる。 静止している三角台の斜面上で,質量mの小物体を静かに放して滑らせ 24 ひ 小物体m 52 ] に適する式または語句を記入せよ。 た。 水平面および三角台の斜面はなめらかであるとし,重力加速度の大きさ をgとする 小物体が斜面上で高さんだけ滑り降りたとき, 小物体の三角台に対する相 対速度の大きさをv, 三角台の水平右向きの速さを Vとすると, この過程で (1)で,運動エネルギーの増加量は (2) (2) が成り立つ。 の位置エネルギーの減少量は (1) である。 力学的エネルギー保存の法則より、 また、水平方向では外力が働かないから, 水平方向の (3) (4) = 0 が成り立つ。 る。 これより, が保存され 3230 M=m とすると,これらの式より, vを sin0, g, h を用いて表すと (5) となる。 (岡山大) 斜面 三角台 M 13 ●観測者と保存則 加速度運動をする観測者から見ると,運動 の法則が成り立たないことを学んだ(→参照 p.26)。 精講 力学的エネルギー保存の法則および運動量保存の法則はともに、この運動の 法則に基づいて導かれたものである(→参照 p.36~45)。 したがって,加速度 運動をする観測者から見ると,これらの保存則も成り立たない。 14-15 2つの保存則が成り立つのは,原則的に、地上で静止している観測者および 等速度運動している観測者から見た場合である。これらの観測者(座標系)を慣 性系という。 Point 19 力学的エネルギー保存の法則, 運動量保存の法則 慣性系で成り立つ 解説 (1) (2) 小物体の台に きさはそれぞれ 平面に対する小 鉛直方向下向き 電話 保存則は地面に対する速度で立てる。 (月) V はじめ、系の運 題意より, V (3) 系に働く (4) (3)より, 1 mgh=12 0=mvx (5) M=mを ④式よ 02/12/20 ²2 (1) (3)

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