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物理 高校生

θが最大の時に糸を切ったとしたら、おもりはどの方向に自由落下するんですか?

出題パターン 単振り子の周期公式 長さの軽い糸の一端に質量mのおもりを つけ、他端を天井に取りつける。 糸が鉛直になるおもりの位置を原点として、 おもりの通る円弧に沿って軸を定める。 おも りを原点から微小変位させて静かに放したと ころおもりは単振動した。 この単振動の周期 Tを求めよ。 微小角 0 に対する近似 sin99 を用いてもよい。 重力加速度の大きさを”とする。 解答のポイント! まつく m 円弧に沿った方向の加速度をαとして、 座標 xにおける運動方程式を立てる。 与えられた近似と弧長公式 (弧長) (半径)x (中心角)を用いると, (ma=-kx/ の形にもっていける。 解法 この形をつくる!! 円弧状のx軸が与えられている。 単振動の解法3ステップで解く。 STEP1 STEP2 振動中心はつりあいの位置 x = 0 の点。 折り返し点は放した点。 STEP3 図9-20のように, 座標 xでの糸 の傾きを 0 とすると, 弧長公式により, (弧長x) = (半径1) × ( 中心角0 ) 張力S ① +x向きの加速度をαとして, 運動方程式は, ma=mg sin O 0 弧長 mg (近似より) = - mg ○(①) mg xx よって運動方程式の形より, Im 周期T=2 =2 mg g mg 図9-20 し x=lo (この周期は」とのみで決まりや振れ幅にはよらない。) STAGE 09 単振動 1

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物理 高校生

これの(2)と(3)が解説を読んでも分からないので教えて頂きたいです!!

基本例題 2 速度の合成 4,5,6 解説動画 流れの速さが2.0m/sのまっすぐな川がある。 この川を,静水上を4.0m/sの速さで進む船で 移動する。 2.0m/s 2.0m/s (1) 同じ岸の上流と下流にある, 72m離れた点A と点Bをこの船が往復するとき,上りと下り に要する時間 t [s], t2 [s] をそれぞれ求めよ。 a (4) 13060m 72m A (2) この船で川を直角に横切りたい。 へさきを向けるべき図の角0 の値を求めよ。 ◆(3) (2) のとき, 川幅60m を横切るのに要する時間 t [s] を求めよ。 BAの向きに 4.0+(-2.0)=2.0 指針 (2) 船 (静水上) の速度と川の流れの速度の合成速度の向きが, 川の流れと垂直になればよい。 解答 (1) 上りのときの岸に対する船の速度は 72 [注] 川を横切る船は, へさきの向きとは 異なる向きに進む。 Q R 60° 2.0 (3)合成速度の大きさを v [m/s] とすると, 4.0m/s v 60% 直角三角形の辺の比より P2.0m/s v=2.0x√3m/s m/s だから= =36s 下りのときの岸に対する船の速度は ABの向きに 4.0+2.0=6.0m/s 72 6.0 だから t2= -=12s (2) 船が川の流れに対して直角に進むの で,右図のように, 船 (静水上) の速 度と川の流れの速度の合成速度が, 川の流れと垂直になる。 ここで △PQR は辺の比が1:2:√3の直 角三角形である。 よって 0=60° この速さで60mの距離を進むので 60 t=- 2.0x√3 60×3 2.0×3 -=10√3s ここで,√31.73 として t=10×1.73=17.3≒17s [注 √3=1.732 ··· や, 21414... など の値は覚えておこう。

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