この問題の（6）と（7）でなぜ摩擦の図示が必要ないのか教えていただきたいです。

次の(1)~(7)の各場合について, 斜線で示した物体にはたらく力をすべて矢印で図示せよ。ただし物 体はいずれも静止しており, 水平面および斜面は摩擦のあるあらい面で, 糸はたるむことなく張られ、 (7)では物体は斜面の上方へすべりだす直前の状態であるものとする。 (1) 水平面 投げ上げ の最高点 (6) (一瞬静止) 斜面 (3) (4) 天井 ボール ばね 水平面 水平面 (7) 手で押し, 上方へ すべる直前 糸 斜面 おもり 水素分 2 水平面より 30°傾いているなめらかな斜面上に質 (1) 量 m[kg] の物体をのせ、水平方向に力を加えてす (2) 一の増 げた。

Ⅳの（3）でd/３までの釣り合いが安定でそれより大きくなると不安定になる理由がわからないです。教えて頂きたいです。よろしくお願いします。

図 2-3 (a) のように, 前間と同じ平行板コンデンサーの極板P を自然長 ばね定数の絶縁体の軽い ばねに接続し ばねの他端を壁に固定した. また, 極板 P2 を壁から距離 l+dの位置に固定した (極板の厚さ は無視できる)、 極板 P1 P2 には, それぞれ電荷 +Q (Q > 0), -Qが蓄えられている。 また, 壁とばねの静 電誘導による電荷は無視できるものとする。 質量mの極板P は極板P と平行な位置関係を保って左右にな めらかに動くことができるものとする。 極板P1 に力を加えて壁から距離の位置に保持した。 極板P1 と極板 P2の間の電場の大きさをE。 とする. 図2-3 (b) のように極板P」を壁から距離(+ェの位置にゆっくりと移動した。 極板 P, にばねからはたら く力と極板間の静電気力がつりあうときの位置を Q, Fo, k, m, co のうち必要な記号を用いて表せ、ただ し, 0<x<d とする. ⅣV 次に, P1 を図2-3(a) の位置に戻し、 図2-4 (a)のようにスイッチと電圧Vo(> 0)の直流電源に接続し た。その後、スイッチを閉じ, 極板 P, に力を加えて図2-4(b) のように壁から距離+æの位置にゆっくり と移動した(ただし<z<dとする)。その後,極板 P, を移動するために加えていた力をなくした。導線が -Kx Pl + Q 0000000000 d (a) 10000000 極板P が及ぼす力は考えない (1) 極板 P1 が壁から距離1+の位置にあるときに極板P, にはたらく力F (x) を Vo, S, d, z, k, m, Eo のうち必要な記号を用いて表せ。 ただし, 極板 P1 から P2 に向かう向きを正とする. (2) 極板 P1 にはたらくばねからの力と極板間の静電気力がつりあう位置が存在するためには, Vo はある上 限値Vm より小さくなければならない。このVm を S, d, k, m, so のうち必要な記号を用いて表せ. (3) Vo Vmの場合に存在するつりあいの安定性について説明せよ。 ただし, 「a <æ <bの範囲に存在す るつりあいは安定(または不安定)」 という形式で,存在するすべてのつりあいについて言及せよ. Foyd FEQ P₁ P2 +Q 0000000000 HI l+x (b) ・ 114471 9 図2-3 P₁ P₂ 0000000000 V₁ (a) 図2-4 l+x d-x GV (b) 萬 Fol F:EG

別海の運動方程式の立て方を教えていただきたいです。

742 物体の運動 なめらかな水平面上に質量 B 3.0kg A 2.0kg 2.0kg, 3.0kgの物体A, B を置いて,軽い糸でつなぐ。 8.0N Aを水平に 8.0Nの力で引く。 (1) A, B の加速度の大きさαは何m/s' か。 (2) AB間の糸の張力の大きさは何Nか。 例題 15

物理です。 Fとmgがなぜ同じ大きさなのでしょうか。

|------3 0.30m 基本例題 68 帯電した小球のつりあい →357,358 解説動画 長さ 0.30mの2本の軽い糸の下端にそれぞれ 0.50kg の小球 A, B をつけ、等量の正電荷を与える。 2本の糸の 上端を一致させてつり下げると2本の糸は90°の角度をな した。 クーロンの法則の比例定数を 9.0×10°N·m²/C2, 重 力加速度の大きさを10m/s' とする。 0.30m 90° A (1) 小球Aにはたらく静電気力の大きさ F〔N〕を求めよ。 (2) 小球Aのもつ電気量g [C] を求めよ。 指針 A,Bともに,重力 mg,静電気力 F, 糸の張力Tの3力がつりあう。 解答 F =tan45°=1 mg 0.30m 45° 45° 0.30m T T B F 0.30√2m よってF=mg=0.50×10=5.0N (2) つりあいの状態でのAB間の距離 =0.30√√2 m mg mg (1)このとき, 糸と鉛直線とのなす角は (90°÷2=) 45° となり, A, Bにはた らく力は上図のようになる。 図より クーロンの法則「F=k9192」より 22 Vo 5.0 (9.0x109) x- g2 (0.30√2) 2 よって q=1.0×10-C

（１）についてです ma＝Fという公式を使うのはわかるのですが、右辺のFをどう求めたのかがわかりません なぜ10.0−4.9をしてFが出るのでしょうか 教えていただけると幸いです

基本例題14 摩擦力と加速度 m 図のように, 粗い水平面上に置かれた質量 1.0kgの物体に, 右向きに 10.0Nの力を一定の時間加えてすべらせたあと, 力 を加えるのをやめた。 次の各問に答えよ。 ただし, 物体と面 との間の動摩擦係数を0.50, 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 基本問題 94,95,96 10.0 N AN垂直抗力 →a 加速度 g 動摩擦力 (1) 力を加えている間の, 物体の加速度を求めよ。 Vmg =1x9.8 (2) 力を加えるのをやめたあと, 物体がすべっている間の加速度を求めよ。 指針 物体は,左向きに動摩擦力を受けて いる。「F' =μ'N」 の式を用いて動摩擦力の大き さを求め, 運動方程式から加速度を求める。 =9.8N 右向きを正とし, 加速度をα 〔m/s2] とすると, 運動方程式 「ma=F」 は, 1.0×α = 10.0-4.9 α=5.1m/s2 ■解説 (1) 鉛直方向の力のつりあいから, 垂直抗力Nは重力に等しく, N=1.0×9.8=9.8 右向きに 5.1m/s 2 Nなので、動摩擦力 F'' は, F'=μ'N=0.50×9.8 =4.9N a₁ 9.8N (2)力を加えるのをやめたあとも、面をすべっ ている間, 物体は左向きに 4.9Nの動摩擦力を 受ける。 右向きを正とし, 加速度を α2 〔m/s2] とすると, 運動方程式 「ma=F」は, |10.0N 物体が受ける力は図の 1.0×αz=-4.9 a2=-4.9m/s2 ようになる。 74.9N 9.8N 左向きに 4.9m/s2 (2

（２）についてです なぜ（１）でつくった式の➀か②を代入したら及ぼし合う力の大きさが求められるのかわかりません どなたか教えていただけると幸いです　 よろしくお願いします

第Ⅰ章 運動とエネルギー 基本例題11 接触した2物体の運動 基本問題 ma 3kg 2kg B 水平でなめらかな机の上に, 質量がそれぞれ2.0kg, 3.0kgの物体A, B を接触させて置く。 A を右向きに 20N の力で押し続けるとき, 次の各問に答えよ。 (1) A, B の加速度の大きさはいくらか。 (2) A, B の間でおよぼしあう力の大きさはいくらか。 ■指針 2つの物体が接触しながら運動して いるとき, 作用・反作用の法則から、2つの物体 は,大きさが等しく逆向きの力をおよぼしあって いる。 A, B が受ける力を図示し, それぞれにつ いて運動方程式を立て、 連立させて求める。 ■解説 (1) AとBがおよぼしあう力の大 きさをF〔N〕 とすると, 各物体が受ける運動方 f 20N 向の力は、図のようになる。 運動する向きを正 とし, A, B の加速度をα 〔m/s2] とすると, そ れぞれの運動方程式は, A: 2.0×α=20-F ... ① B:3.0 xa=F ... ② 式①,② から, a=4.0m/s2 (2) (1)の結果を式 ② に代入すると, 3.0×4.0 =F F=12N m B Point F[N] [F[N] [a [m/s2] A 20N A,Bをまとめて1つの物体とみなすと, 運動方程式は, (2.0+3.0)a=20となり, αが 求められる。 しかし, F を求めるためには,物 体ごとに運動方程式を立てる必要がある。 P= 基本例題12 連結された物体の運動 ◆基本問題 88, 92

物理の棒の釣り合いの問題です。 棒の質量は1.0kgなのに、なぜ棒の重力？(真ん中にかかる力)は1.0gなんですか？

8 第1編力と運動 Let's Try! 例題 5 棒のつりあい 長さ20cmで質量 1.0kg の一様な棒ABの両端におもりをつるし, Aから 7.0cm の点Pに糸をつけ, 天井からつるした。 このとき糸の張力は98Nとな り棒は水平につりあった。 A, B につるしたおもりの質量 ma, mB [kg] を 求めよ。 重力加速度の大きさを g=9.8m/s^ とする。 指針 未知の力 (おもりの重力) がA, B に加わるので,その一方の点のまわりの 力のモーメントのつりあい, および鉛直方向の力のつりあいを考える。 解答 点Aのまわりの力のモーメントのつりあいより 10g × 7.0-1.0g×10-mg×20=0 鉛直方向の力のつりあいより よって mB=3.0kg 10g-mag-1.0g-3.0g=0 よって mA=6.0kg -6 解説動画 7.0cm P リードC リード C 例題 F=98N=10×9.8N =10g (g=9.8m/s2) 棒の 長さの軽 この棒に質量 30°の角をな 擦力の大き 指針 A 解答 棒に モーメ 鉛直 7.0cm A P B 10 cm 10cm 1.0g MBg 水 Imag 5. 剛体のつりあい 共通の軸をもち, 半径が10cmと30cmの2つの円板を固定した 装置がある。 軸を水平に支え, 図のように2つのおもりを下げたとき,円板はどちらにも回 転しなかった。 おもりBの質量m[kg] を求めよ。 30cm 10cm- A B 6.0kg m 7. 棒 14

物理 (4)について、自分は青文字のどっちかの動きをすると予想し、つまりその時のBの速さは0なのかなと思ったのですが、なぜ赤文字の動きをするのでしょうか。 よろしくお願いします。

静止 34 A00000 2m B m 最も ばねが最も縮む瞬間 2物体は静止していて、 ばねが縮んだとき、 同じ速度になっている その後、両者逆向きに 動き出す。 途中まで左と同じ その後、Aは動かず Bだけ右に動く u u MA 31 A mm B A mmm B なぜ これが正しい? またこの後はA.B どのように運動する? 静止 A mmm B

この問題の弾性力の向きが上でした。ばねを上に伸ばしているので、ばねは縮む下向きに弾性力が生じると思ったのですが、なぜ上向きに生じるんですか？

50 弾性力 ばね定数が70N/m のつる巻きばねの一端に質量 1.0 3/15Xkgのおもりをつけ, おもりを水平な台上にのせ、ばねの他端を静かに引 き上げる。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 (1) ばねの伸びが5.0cm のとき, 台がおもりを支えている力の大きさN [N] を求めよ。 (2) おもりが台から離れるときのばねの伸びx [m] を求めよ。 l l l l l l l l l l l

この問題の4番について質問です｡振動数はおもりの重さによっては変わらないとあるのですが，なぜですか？ おもりの数が多いほど，弦が張ることになるので，音が高くなると思ってました｡（ギターみたいな感じで）

(3) Hz である。 また, a=35cm をそのままにし, おもりを4倍に増やし たとき, 弦は共振しなくなった。 弦を再び共振させるには,Bを 少なくとも (4) cm 右に移動しなければならない。 64 弦の共振 全体の長さが120cm 質量 1.8g の弦の右端に滑車を通して質量 6 kgのおもりをつるし,振動源Sによって弦を振動させる。 この弦は, コマBを動かすことにより任意の一点を固定できる。 弦の張力はどこ も同じで,振動する AB間の距離をα, 重力加速度を10m/s2とする。 問1 コマBを適当に動かすと, a= 30cmで弦が共振する。 さらにB を右に移動していくと, a=35cm で再び弦が共振する。 したがっ て,弦を伝わる横波の波長は (1) cmであり,このときのAB 間の腹の数は (2) 1個である。 またSの振動数は (1) 振動数 fと波の速さが変わっていないの で、波長も変わっていない。 Aが節で今こ とに節があるから, Aから30cmの範囲の定 常波の様子は同じこと。 そこで,Bを右へ だけ移せば再び共振する。よって .. 1 = 10 cm 5cm ごとに腹が1つずつあるから 35÷5=7個 B =35-30 2 2 2 (2) 2 (3)密度は p = 1.8×10-3 120×10-2 B< [kg] と [m〕 を - = 1.5×10-3 kg/m 用いること v = mg P 6 × 10 V1.5×10-3=200m/s 2 もとの弦と同じ材質 同じ長さで, 直径が2倍の弦に張り替え て, αを30cmにし, おもりの質量を6kgに戻す。 このとき弦は 共振し, AB間の腹の数は (5) 個となる。 また, AB間の腹の 数を3個とするには, Sの振動数を (6) 200 v=fa より - f === 10 × 10-2 = 2000Hz (4) はじめはVP Img =fx.......① Hz とすればよい。 mを4倍にしたときの波長を とすると,fは< ①を見て,m を4 倍にすると A B 変わっていないから V p 4mg =fv.......② 2倍になると即断 したい。 S 中にス ② より 2= =24=21=20cm ① 1 (上智大) ・B' Level (1)~(4)★ (5),(6)★ Point & Hint 隔は (1) (2) 弦が共振するのは, 両端が節となる定常波ができるとき。 節と節の間 2 だから、弦の長さが1の整数倍に等しいとき,共振が起こる。 弦の長さが4=10cmの整数倍のとき共振するから、35cmより大き い次の値としては 40cm。よって,5cm 動かせばよい。 A 2 (5)直径を2倍にすると, 断面積が4倍になる から、密度も4倍になる。 波長を入とす ①からを4倍にす ③れば入は1/2倍と即 mg=fie ......③ 断できる。 ると V 40 この問題のような状況では,Sはおもりの重力 mg に より1=4 ∴ A2 = =5cm 2 12= cm ごとにあるから 30÷2=12個 は v [m/s] はv= (3) 弦の張力をS〔N〕, 線密度をp 〔kg/m〕 とすると, 弦を伝わる横波の速さ 等しい。