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物理 高校生

(2)では、なぜSsinθ=mgtanθとなるのですか? mgtanθとは何の力ですか?教えてください🙏

基本例題28 円錐振り子 図のように,長さ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 鉛直方向とのなす角を0, 重力加速度の大きさをg として 次の各問に答えよ。 (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。 指針 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力の水平成分であ 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 てる。なお、円運動の半径はUsino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 いから, Scos0=mg 7 S Scoso 10_ Ssine Img S=mg coso (2)糸の張力の水平成分 Ssind=mgtan0が向 心力となる。 運動方程式 mrw²Fから, |基本問題 203, 204,205 m (Usind) w2=mgtand 2π W 周期T は,T= =2π 00 Sano @= BEN l cos 0 g Scooso Icose 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 みえる力のつりあ いの式を立てると, Ssin0=mgtan O (2) の運動方程式と同じ結果が得られる。 m (l sine) w²-mg tan0=0 m mig... g DS PIOS US m (Isin) w² S mg Q Poin 《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。 第Ⅱ章力学Ⅱ 3

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物理 高校生

(3)の解き方がわからないです。別解の方で解きたいのですが、なぜ別解の方の式がこのようになるのか根本的にわからないです。教えてください!

仕事 基本例題16 図のような, 水平となす角が30°のなめらかな斜面 AC がある。 質量 40kgの物体を斜面上でゆっくりと AからCまで引き上げた。 重力加速度の大きさを9.8 m/s2 として,次の各問に答えよ。 (1)物体を引き上げる力Fの大きさは何Nか。 Fがした仕事は何Jか。 (2) (3) 物体にはたらく重力がした仕事は何Jか。 指針 (1) 「ゆっくりと引き上げた」とは, 力がつりあったままの状態で, 物体を引き上げ たことを意味する。 斜面に平行な方向の力のつ りあいの式を立て, F の大きさを求める。 (2) (3) W=Fx cose」 を用いる。 解説 (1) 物体にはたらく力は,図のよ うになる。 斜面に平行な方向の力のつりあいか ら, F=mgsin30° =40x9.8× 1 2 =1.96×102N 2.0×10²N v3 mgsin30° 30° mg mgcos30° 30° A 130° →基本問題 129 10m、 ? B (2) 物体は、力Fの向きに10m移動しているの で、仕事は, W=(1.96×102) ×10=1.96×10°J 2.0×10°J (3) 重力と物体が移動する向きとのなす角は 120° である。 重力がする仕事 W' は, W'=(40×9.8) ×10×cos120° =-1.96×10° J -2.0×10'J 別解 (3) 重力は保存力であり, その仕 事は,重力による位置エネルギーの差から求め られる。 点Aを高さの基準とすると, 点Cの高 さは10sin30°=5.0mであり, 仕事 W' は, W'=0-mgh=0-40×9.8×5.0 =-1.96×10 J -2.0×103J 第Ⅰ章 運動とエネルギー

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物理 高校生

この問題の解説をお願いします💦 2ぶんの√3の式辺りを特に詳しく説明していただけるとうれしいです!

基本例題13 摩擦力 水平な床の上に、 重さ10N の物体が静止している。 物 体と床との間の静止摩擦係数は である。 物体に, 水平から30°上向きの力を加えて、力の大きさを少しず つ大きくしていくとき、何Nよりも大きくなると物体が 動き出すか。 指針 加える力を大きくしていくと, 物体 が床から受ける静止摩擦力も大きくなっていく。 物体が動き出す直前では、 静止摩擦力は最大摩擦 力となる。そのときの力を図示し、水平方向, 鉛 直方向の力のつりあいの式を立てる。 これらの式 と、最大摩擦力 「F=μN」の式を利用する。 ■ 解説 物体が動き出す直前に加えている力 をf [N] 最大摩擦力をF。 〔N〕, 垂直抗力をN [N] とすると、物体が受ける力は図のようになる。 水平方向の力のつりあいから, √3 √3 -f-F.-0 Fo=-= ナ …..① 鉛直方向の力のつりあいから. N+1/28-10 -10=0 N-10-1/2…..② N[N] F. (N) 1/2 [N] √3 2 →基本問題 91, 92 SHAD 両辺に√3 をかけて, 10N A f [N] -30° √√3 2 130° -f(N) √3 10N F。 は最大摩擦力なので, 「F=μN」の式が成! つ。 これに式 ①, ② を代入すると, 11/15(10/1/28) ① 3 12/21-10-1/22f=10 f=5.0N

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