力学的エネルギーの動摩擦力で速さの求め方がよく分からないです。何か公式があるのでしょうか？

高さ 0.2 運動を始めた直後 力学的エネルギー mvo 距離だけ移動した後 力学的エネルギー mv²=1mv²-F'x 力学的エネルギー は変化する 質量m 動摩擦力 Vo F F' X 図70 摩擦力による力学的エネルギーの変化 物体の力学的エネルギーは,面からの摩擦力によって失われ, 熱などのエネルギーに変わっている。

・物理　電場 3番の問題です 二枚目の写真の式から解いていくので合っていますか？X gとしてしまっているのですが正しくはY gです よろしくお願いします

解答の導出過程も示せ。 電荷+Qをもつ点電荷Aを固定し,位置 した。ただし4>0,Q> 0とし、重力の影 に必要な物理量があれば,それを表す記号 防衛大 2 図のように,xy 平面上の点A(0,2a) (a>0) と点B(0, -2a) に電気量-Q (Q> 0) +3Qの点電荷がそれぞれ固定されている。 力はクーロン力のみを考える。 また,電 位の基準点は無限とする。クーロンの法則の比例定数をkとして,以下の問いに答え 不 y X T を求めたい。 点電荷 A, B が位置 (02a) 下のグラフにEa, EBおよびEの関係 Eの大きさを求めよ。 Sz(a, bz) D -Q A(0, 2a) xSi(a, b1) 電位の基準点は無限遠にとるものとす →x R(a, 0) 二 (0, 0) に置いた。 電子を位置 (0, 0) か 必要な仕事を求めよ。 3QB(0,-2a 固定した。 ただし60とする。 bがa に比例することを示せ。必要があれば +6 を用いよ。また,電子を静 一。ただし,電子はy軸方向にのみ運動 難 (2) 画(1) kQ +130 XG2 XG 2 (1)x軸上の観測点R (α, 0) における電場のx成分とy 成分および電位を求めよ。 観測点を点Rからy軸の正の向きに移動すると, 点Si (a, b) (b1 > 0) と点 Sz(a, b2) (6261) において電位がゼロになった。 このとき点と点S2のy座標の 値 61, 62 を求めよ。 (2) (A) G (3)次に,質量m, 電気量-Qの点電荷Pを原点Oから十分離れたy軸上の点Tに 静かに置くと,点電荷Pはy軸上を負の向きに動きはじめた。 点電荷Pの速さが最 大となる位置を点Gとする。 点Aと点Bに固定された2つの点電荷が点Gにつく る電場の大きさと点Gのy座標を求めよ。 ただし,点電荷Pはy軸上のみを運動す るものとする。 2 3064 XG2 易)の大きさ:0 ・標

(3)についてです。 「直方体は滑る前に倒れる」とありますが、どうしてそうだと分かりますか？ また、直方体が滑らないための条件では静止摩擦力が張力T以上(等号もOK)ですが、なぜ「滑る前に倒れる」となると等号は含まれないのでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

発展例題 剛体のつりあい 発展問題 143 粗い床上 図の点A す。 点A 重さ W, 高さα, 幅6の直方体が置かれている。 b A 直方体の側面に平行で重心を通る断面の点を表 T はじめ直立 て点Bを 水平右向きに大きさTの張力で引いた。 をとりつけ, Tを徐々に大きくすると,やが に静止していたが, a B 次の各問に答えよ。 として倒れた。 (1) 直方 直方体が床から受ける垂直抗力の作用点は, 点Bから 止しているとき, 左向きにいくらの距離にあるか。 a, b, T, W を用いて表せ。 (2) 直方体が回転し始めるのは, Tがいくらをこえたときか。 -b- A (3) 床と直方体の間の静止摩擦係数μは,いくらより大きくなければならないか。 指針 垂直抗力の作用点は, T=0のとき に重力の作用線上にある。 Tを大きくすると,作 用点は徐々に右側にずれていき、やがて底面から 外れたとき, 直方体は点Bを回転軸として倒れる。 解説 b T - 2 W a 式①を② に代入して、 x= (1) 垂直抗力をN. 点 Bからその作用点まで の距離をx, 静止摩擦 力をFとすると, 直方 体にはたらく力は図の ようになる。 鉛直方向 の力のつりあいから, T NA (2) Tを大きくすると, 垂直抗力の作用点は右 側にずれる。 (1)のxが0になるときの張力を T, とすると, 張力がこれよりも大きくなると b T₁ 倒れるので, 0=1/27 ・a T₁=- ・W W 2a b (3) 直方体にはたらく水平方向の力のつりあい から, F=T...③ F B F≤μN 静止摩擦力Fは最大摩擦力μN以下であるの で, W b N=W ... ① 2 式① ③をそれぞれ代入すると, 直方体がすべ らないためには, T≤μW 点Bのまわりの力のモーメントのつりあいか 5, WT ・Ta-Nx=0 ・・・② これからTがμW をこえると直方体はすべ り始める。 直方体はすべる前に倒れるので、 T,<μW b 2a b. -W<μW ">. 2a

23番の(6)について質問です。写真のようにv²-v₂²=2ax の関係式を使って解いたとき、答えが合いません。どこが間違っているのでしょうか？(答えは8.0です)

[23] 図のように、 一方の端を固 定したばねが水平面から [*] 傾いた斜面に沿って置いてあ る。 ばねの他端は自然の長さ のとき点の位置にある。 質量m[kg] の小物体Aをば ねに押し付けて1 [m]だけ縮 め, P点で小物体を静かに放 した。 小物体は0点を通過し た瞬間にばねから離れて距離 A h H P 20 R L- s[m]だけすべった後, 斜面の上端 Q点から飛び出し, h [m] 下方の水平面上のR点に 落下した。 斜面は, PO間はなめらかで, OQ間はあらく小物体と斜面との間の動摩擦係 数はである。 ばね定数を k (N/m), 重力加速度の大きさを g 〔m/s2] として次の問いに 答えよ。 なお, ばねは十分に軽いとし, ばねと小物体の運動は同一の鉛直平面内で行わ れ、空気の影響はないものとする。 (1) P点において小物体がもつ弾性力による位置エネルギーを求めよ。 (2) 0点での小物体の速さ V を求めよ。 (3) OQ間で動摩擦力のする仕事を求めよ。

(6)について質問です。答えはmgとなるのですが、なぜ合力が0になっていないのにCが最下点になったのでしょうか？鉛直方向の力が釣り合ったから最下点なり得たのではないのですか？

が自然の長さにもどったときの物体の速さは何m/sか。 122 図のように、質量mのおもりを軽いばねを用いて天井 からつるしたら, ばねはα だけ伸びておもりはA点で静 止した。 重力加速度の大きさをgとする。 (1) このばねのばね定数k を求めよ。 0.10 m B 次に, ばねが自然の長さになる位置Bまでおもりをも ち上げ静かにはなしたら, おもりはまっすぐ降下し最下 点Cに達した。 AC A O m (2) おもりをA点からB点までもち上げるのに要した仕 事W を求めよ。 (3) A点を通るときのおもりの速さを求めよ。 (4) おもりが最下点Cにきたときのばねの伸びx を求めよ。 (5) おもりが最下点Cにきたときに受ける合力の大きさ F を求めよ。 |23 図のように,一方の端を固 定したばねが水平面から0[*] [25] 25 (1

(6)について質問です。ゆっくりとと書いてあるので加速度(a)=0になりますよね。そうすると運動方程式のF=ma=0となり仕事の時期のFx=0となりませんか？そんなわけないのはわかってるんですけどどこが間違っているのか教えてほしいです🙇

(4) 以下の①~③の力がする仕事を求めよ。 ① 重力 ②動摩擦力 ③垂直抗力 (5) はじめの位置を重力による位置エネルギーの基準点とした場合, 5.0m すべり下りた 位置での物体の重力による位置エネルギーは何Jか。 [Ⅱ] つる巻きばね (ばね定数20N/m) の一端に質量 0.20kgの物体をつけ、 他端を壁 に固定してなめらかな水平面上に置く。 (6) 外力を加えてばねを自然の長さからゆっくりと0.10m 伸ばした。このとき外力がした仕事は何Jか。 (7) 外力を静かに取り除くと、物体が動き出した。 ばね が自然の長さにもどったときの物体の速さは何m/sか。 |22 図のように、質量mのおもりを軽いばねを用いて天井 からつるしたら, ばねは α だけ伸びておもりはA点で静 a 止した。 重力加速度の大きさをg とする。 (1)このばねのばね定数k を求めよ。 次に, ばねが自然の長さになる位置 Bまでおもりをも ち上げ静かにはなしたら、 おもりはまっすぐ降下し最下 自然の長さ d d d d d d d d d d d 000000 0.10m m B

この問題の(1)において、参考書では鉛直方向で考えて S=mg/cosθと出していますが、僕のように考えてS=mgcosθとなっちゃう場合もありませんか？ なにがダメなのか教えて欲しいです🙏

216 Chapter 8円運動 8-4 問8-4 角速度で回転する円板に, 支柱を取りつける。 質量mのおもり おもりに糸をつけ、支 柱の頂点に結びつけたところ, 支柱と糸は角度をなして静止した。おもりと回転 の中心の距離をとし、以下の問いに答えよ。 ただし重力加速度の大きさをgとする。 (1)糸の張力の大きさを,m, g, 0を使って表せ。 (2) 遠心力を考慮し、物体にはたらく水平方向の力のつり合いの式を立て (3)おもりの円運動の運動方程式を立てよ。 さて、遠心力の考えかたを身につけるべく問題を解いていきましょう。 (2),(3)が大事な問題ですから、しっかり理解してくださいね。 人も、 <解きかた (1) m, g, 0で表すので、 鉛直方向に注目しましょう。 糸の張力の大きさをSとおくと, おもりにはたらく鉛直方向の力のつり 合いより Scos8=mg S= mg_ ・・・答 cose のです (2)「遠心力を考慮し」とあるので、おもりに観測者を乗せて考えます。 観測者は円運動することになるので, 問8-4 W 73 (1)鉛直方向の力のつり合いを考えて Scos0=mg S= mg COS O ・ om 円板が 回るんだね SS cos 0 0: mg 回転の中心に向かって加速度=”で運動しているということです。 観測者からすると,おもりには慣性力ma=mrw²が回転の外向きにはた 休には らいて見えます。 Ssin Omru S sin 0 mrw2 20 大 a=rw また、おもりには糸の張力がはたらくので、力のつり合いより Ssine=mrw2 sine cose (1)の結果より Ssin0=mg =mgtane よって mgtan0=mrw² (3)おもりにはたらく向心力は Ssine で、角速度w 半径の円運動をするので Ssin0=mrw mgtan0=mrw2 (2)と(3)を比べると同じ式になりましたね。 遠心力は円運動の慣性力です。 しっくりこない人はChapter7 を復習して, 理解を深めておきましょう。 Ssin=mrw² w mg cos0 mgtan0=mrw2 どちらも結果の式は 同じだが,考えかたが 違うんじゃ おもりの上に観測者を乗せて 考えると,F=mrw の遠心力 を上図のように受けるので 力のつり合いより おもりは回転の中心に向心力 Ssin を受ける。 円運動の 運動方程式より Ssin0=mrw2 www F m ma mg tan 0=mrw² ここまでやったら 別冊 P. 40~

(3)で解説のうで？ってなんの事ですか？

PA a 9図のように,長さ1,質量mで一様 244 な棒ABの端Bに質量2mの小球を取 り付け, Aに軽い糸を結び点Pからつ るす。 小球に水平方向の力F を加えた ところ,糸 PAおよび棒 AB と鉛直線と のなす角度がそれぞれαおよびβ と なってつり合った。 重力加速度の大きさ をg とする。 A m B 2m F (1) 棒と小球全体の重心Gはどこになるか。 Aからの距離を求めよ。 (2) 糸の張力をTとして, 水平方向および鉛直方向での力のつり合い の式をそれぞれ記せ。 (3)Aのまわりの力のモーメントのつり合いの式を記せ。 (4) tantan β およびTを, それぞれm, g, F を用いて表せ。 (岩手大 + 宮崎大)

（2）の問題です。 a縮めたときと、a/2縮めたときは別の事象(？)であるのに、1つの力学的エネルギー保存則の式に収めることができるのは何故ですか？そういうものなのでしょうか また、(2)ではどの時点での速さか分かりません。 どのようにしてこの問題を、解けばいいのでしょうか？

22 基 水平面上に置かれたばね 定数 k [N/m〕 の軽いばねに 質量m 〔kg〕 の小球Pを押し当 て ばねを自然長からα 〔m〕 自然長 100000000OP30 a A B だけ縮ませ,静かにPを放した。 水平面は図の点Aより左側は滑らか であるが,右側はあらく、Pとの間の動摩擦係数はμである。重力加 速度をg 〔m/s2] とする。 St (1) ばねから離れたPが点Aに達するときの速さを求めよ。 (2) ばねの縮みが 1/24 [m]であったときの,Pの速さを求めよ。 a (3) はじめにばねを自然長からa〔m〕 だけ縮ませるのに必要であった 外力の仕事 W を求めよ。 (4) 点Aを通り過ぎたPはやがて点Bで静止した。 距離 AB をを用 いて求めよ。 (5) あらい面が水平から30°傾いた斜面(図の点線)であった場合に, P が達する最高点をCとし, 距離 AC をvを用いて求めよ。 斜面と水 平面はなだらかにつながるものとする。 (大阪工大 + センター試験)

高校物理の質問です。 (ア)〜(エ)および(カ)〜(コ)の解き方を教えてください。途中式など書いていただけると大変助かります。 一部でも構いません。

以下の文章中の(ア)~(エ)および(カ)~(コ)に適切な式を記入しなさい。(オ)には文章中の指示にしたがって適切 なグラフを描きなさい。ただし、解答にんを用いてはならない。 なお、文章中の角度の単位はラジアンである。 図1のように、x ≥0の領域において一様な磁束密度 (大きさB)の磁場がかかっている。 磁場の向きは、 図1の右図 において、紙面の手前から奥に向かう方向である。x < 0の領域には磁場はかかっていない。半径aで中心角”の扇形 コイル OHKLが磁場と垂直なx-y平面内にあり、原点を中心としてx-y平面内でなめらかに回転できる。 0 と Lは、図1の左図の端子P, Qをとおして、電気抵抗 R の抵抗器、電気容量 C のコンデンサー、およびスイッチ1, S2からなる図2の回路の端子P,Qと常につながっている。 OLは十分に短く、 KL の長さをaとみなし、扇形コイル を貫く磁束は、半径がaで中心角がこの扇形の面積を貫く磁束と考える。 導線の太さや質量および電気抵抗、扇形コイ ル以外の部分で生じる誘導起電力、自己誘導、および空気抵抗の効果は無視する。また、扇形コイルの変形は考えな い。 (1) スイッチS」を閉じ、S2を開いた状態で、点 H に外力を加えることで、扇形コイルを一定の角速度w (0)で図1 のように反時計回りに回転させた。時刻t = 0において点 H はx-y平面内の座標 (0,a)の位置にあった。微小時間経 過後に、扇形コイルを貫く磁束が減少し、端子 P に対する端子Q の電位は(ア)となった。このとき扇形コイルは、 K→Lの方向を正として=(ア)×(イ)の電流が流れ、導線 KL が磁場から受ける力の大きさは(ウ)であった。そ の後、時刻t=(エ)で、はじめて扇形コイルに流れる電流が0となった。t = 0から扇形コイルが一回転するt=2まで の時間の、K→L 方向を正とした電流の時間変化を実線で描くと(オ)となる。 扇形コイルが一回転するまでに抵抗器 で生じたジュール熱は (カ) であった。扇形コイルに加えた外力がした仕事が抵抗器で発生したジュール熱と等しい ので、時刻 (0 <t < t) において点Hに加えた外力は (キ) であることがわかる。 ただし、 外力は常に扇形コイルの円 弧の接線方向にかけるものとする。 (2) スイッチ2を閉じ、 S を開いた状態で、 点Hに外力を加えることで、 扇形コイルを一定の角速度w(0) で図1の ように反時計回りに回転させた。時刻t=0において点Hはx-y平面内の座標 (0,a)の位置にあり、このときコンデン サーには電荷が蓄えられていなかった。 微小時間経過後に扇形コイルには電流が流れ、コンデンサーは充電されはじ めた。その後、時刻t = (エ)までにコンデンサーは十分に充電され、回路を流れる電流は0となった。このときコンデ ンサーに蓄えられた電気量は(ク)であった。時刻から2tの間に、 コンデンサーは放電し蓄えられた電気量は 0 と なった。時刻から2ちの間に抵抗器で発生したジュール熱(ケ)であった。また、時刻から2tの間に回路に流 れる、時間とともに変化する電流の大きさをI とおく。このとき、コンデンサーに蓄えられている、時間とともに変化 する電気量の大きさは(コ)となる。 H B(IIの領域のみ) W PO I KT S₁ R Sa Q -OP 扇形コイルを真上から見た図 図1 図2