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物理 高校生

(1)の矢印のところはどこから出てきたのですか?(2)では何故二つ範囲を出したのですか?出す必要はあったのですか?

遠心力に関係した身近なものとしては,洗濯機や遊園地のループ式ジェットコースターなどがある。 例題 33 鉛直面内での円運動 右図のような, 半径 [m] のなめらかな円筒面に向 けて、質量m[kg]の小物体を大きさ [m/s] の初速 度でなめらかな水平面からすべらせる。 重力加速度の 大きさをg[m/s] とする。 (1)鉛直線となす角が0の点(図の点C) を通過すると きの小物体の速さと面から受ける垂直抗力の大き 大 さを求めよ。 (2) 小物体が点Bを通過するための の条件を求めよ。 m Do O 基礎 物理 129 134 138 B C センサー 39 解答 (1) 点での小物体の速さを 円運動では,地上から見て 解くか、物体から見て解く かを決める。 [m/s] とすると, 力学的エネルギー 保存の法則より Bmgcoso N ① 地上から見る場合 遠心力は考えず,力を円の 半径方向と接線方向に分解 し、円運動の半径方向の運 動方程式を立てる。 v² m-=F または mrw²=F ② 物体から見る場合 遠心力を考え、力を円の半 径方向と接線方向に分解し、 半径方向のつり合いの式を 立てる。 どちらでも解ける。 センサー40 物体が面に接しているとき, 垂直抗力 NO (1) 水平面を重力による位置 エネルギーの基準面とする。 1 mu-mo+mg(r+rcos6) 2 2 ゆえに、 v= vo2gr (1+cos)[m/s] ....... ① 垂直抗力の大きさを N[N] とすると, 地上から見た円運動の運動方程式は, m-=N+mg cose r これに”を代入し、整理すると, 2 mvo N= -mg (2+3cos0) 〔N〕 r rcost0 mg 別解 小物体から見ると,円の半径方向にはたらく力は,実際 にはたらく力のほかに、円の中心0から遠ざかる向き に遠心力がはたらいている。 半径方向の力のつり 合いより, N+mg cose-m-00 (量的関係は上と同じ) r 等速円運動では、円の接線方向にも加速度があり、物体か ら見た場合、接線方向での力のつり合いを考えるためには,接 線方向にはたらく慣性力を考える必要がある。 (2) (1)より,00π[rad] では, 0が小さくなるにつれて, v, Nはともに減少していく。 点Bを通過するためには,点B でぃ> 0 かつN0 であればよい。 ①より, 0=0を”に代 入して, v= Vo 4gr よって, v4gr>0 ゆえに,vor 2 mvo また,②より0=0をNに代入して, N= 5mg r よって, ③ ④ を比較すると, V≧0(面から離れない条件) が ● の条件を決めることになる。 ③ ④がともに成り立つためには,vo gr V 2 mvo r - 5mg≧0 ゆえに、gr 9 9 円運動 7

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物理 高校生

⚪︎11は有効数字を気にしていないのは何故ですか

などの は平均を表す。 」 は, その次に書く物理量の変化分を表す。 ①平均の加速度 x軸上を正の向きに進む物体が,ある時刻に点Pを速さ8m/sで 通過し, それから 3.5 s 後に点Qを15m/sの速さで通過した。 PQ 間の平均の加 速度の大きさは何m/s2 か。 回 平均の加速度 東向きに12m/sの速さで進んでいた物体が, その3s後に西向き に6m/sの速さになった。 物体の平均の加速度の向きと大きさを求めよ。 9 1等加速度直線運動 次の等加速度直線運動をする物体の加速度の大きさは, それぞ れ何m/s2 か。 (1) 静止していた物体が, 動き出してから 5.0s後に速さが20m/sになった。 (2)静止していた物体が動き出してから 4.0s間に12m進んだ。 (3)静止していた物体が動き出してから8.0m進んだところで速さが 4.0m/s になった。 10 ①4等加速度直線運動 一直線上を3.0m/sの速さで動いている物体が,一定の加速度 0.80m/s' で加速した。 加速し始めてから5.0s 後の速さは何m/sか。 [10] 15 等加速度直線運動 一直線上を2.0m/sの速さで動いている物体が,一定の加速度 4.0m/sで加速した。 加速し始めた位置から12m進むのに要する時間は何sか。 10 ③186m/2 陰 1m/s は,ヒトの歩 例題 1 直線運動 右の2つのグ A. B の運動の 刻を横軸にそれ (1) Aは時刻 2 通過する。 そ また 時刻 よ。 グラフ (2) Bはどの (3)Bの運動 [s] とする。 16等加速度直線運動 一直線上を10m/sの速さで走っている車が一定の加速度で加 速し,25m 進んだところで15m/sの速さになった。 加速度の大きさは何m/s2 か。 10 ① 等加速度直線運動のグラフ x軸上を,右のひtグラフで表 されるような運動をする物体がある。 (1) 物体の加速度の大きさは何m/s2 か。 v [m/s] 4.0 2.0 (2) 時刻t=0〔s〕に位置x=0[m] を通過したとすると, 時刻 t=5.0[s] における位置は何mか。 -t(s) O 5.0 アドバイス 速度の ① 変位,速度, 加速度 25.0m/s ③18km/h 5.0m/s ④AからBの向きに 1.8m/s 南東の向きに1.4m/s' ⑤成分:1.7m/sy成分:1.0m/s 60.4m/s,2.0m/s ③ 5m/s 25m/s 96.0.9.6m10 (1) 2m/s (2)8m 75.0m/s 112m/s2 12 西向きに6m/s2 (1)4.0 m/s² (2) 1.5 m/s² (3) 1.0 m/s² 7.0 m/s 2.0s 2.5 m/s² 17(1) 0.40 m/s² (2) 15 m 問題 未知・ 等加速 ・初め 正の v, c の向 12 第Ⅰ部 様々な運動

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