物理基礎の力学的エネルギーの質問です。 私は写真の緑の文字のように考えました。ですが、答えは違い、解説に途中式も無いので、なぜこのような答えになるかがわかりません。 そのため途中式と、なぜ私の答えが違うのかもできたら教えて下さると嬉しいです！

56 〈張力のする仕事と力学的エネルギーの保存> 図のように,長さ[m] の糸の先に質量 m[kg]のおもりをつける。点○の真下 / [m]の 点Cには, くぎが打ってある。 おもりを点Cと同じ高さの点Aまで 持ち上げて静かにはなすと, おもりは点Bを通過したあと,点Cを 中心とした円弧を描いて最高点Dまで到達した。 重力加速度の大き さをg 〔m/s2〕 として, 次の問いに答えよ。 (1) 点Aから点Bにかけて糸の張力がする仕事を求めよ。 ~正答 0] (2)点Bでのおもりの速さを求めよ。 Ngl (m/s) gl(m/s) ●(3) 最高点Dの高さを求めよ。ただし、重力による位置エネルギーの基準面の高さを点Bとする。 「水と器がた 答 2 m (4)点の真下! (4)点○の真下/ [m]のところへくぎの位置を変えたとき,最高点Dの高さを求めよ。ただし,重 力による位置エネルギーの基準面の高さを点Bとする。」 Bの速さ=V 1Dの高さこん mgo+/m/g=mgh+/mo mg (1 - 1 ) + 1 mo² = mg0 + 1 mr² | mg0+1 m² 3419 = mgh + mo 1mv² = 1/4 1mg √ = 41mg mgh=lg んこし 20 2章 エネルギー

この黄色下線の式が成り立ちということは張力Sの方が見かけの重力g'より大きいということですか？

平な床面上で水平方向に運動することができる実験装置を 止させ、実験装置内の天井の点Qに, 軽くて伸び縮みしない長さLの糸の一端 を固定し、糸の他端に質量mの小球を取り付け, 小球を最下点Aで静止させた。 全体が静止した状態から実験装置を一定の大きさαの加速度で水平右向きに動 かし続けて,実験装置内に固定したビデオカメラで振り子の小球の運動を撮影す ると,糸がたるむことなく,小球が点Aから上昇して鉛直線と糸のなす角度が 60°となる点Cに達した後,点B を中央としてAC間の円弧上を往復するようす が確認できた。 空気抵抗は無視できるものとする。 ma 60° mg 糸 実験装置 L 問4 次の文章中の空欄 ウ 小球 m 図5 →a B-1 床面 a D = ±av² + myle - +4 AV - myL I に入れる向きと数値の組合せとして 最も適当なものを,後の①~⑥のうちから一つ選べ。 23 ビデオカメラで撮影した小球の運動において, 小球にはたらく重力と慣性 力の合力をみかけの重力とよぶこととする。 このみかけの重力の向きは ウ の向きである。また,実験装置の加速度の大きさと重力加速度の 大きさの比は a エ である。 g ウ H ④ ⑤ ⑥ QA Q → A Q → B Q →B Q→C Q-C → √3 32 1 √3 1 18 √√3 2 √3 2

この問題で自分は移動方向と逆向きにmgsinθの力が lの距離だけ仕事していると考えたんですが考慮しなくていいんですか？ 答えのmglsinθは位置エネルギーのやつだと思ってます。

とする。 64* 傾角0の斜面上で,Pに初速 vo を上向きに与えた。 Pが最高点に達するまでに滑る距離を求めよ。 Vo P

下2行の式の変形が分かりません 教えて下さい🙏

この重力と端 A, B にはたらく張力によって, 棒は静 止している。 したがって, 棒の左端の中心点Pのまわ りの力のモーメントのつりあいから また,鉛直方向の力のつりあいから 13m 図上 TB×21-3mg×l=0 ... ① TA+TB-3mg = 0 ② よって, ①,②式から mg を消去すると T. ゆえに TB×21-(TA+TB) xl= 0 A 21-11 = 以上より,正しいものは ⑤ TB 11

結局モーメントで求めていますが、問題中に面は十分荒いと書いています。 逆になめらかだとどうなるんですか？

河合 10 物理 四訂 浜島 A5判 2 &8 9 10 力 良 頻出 改訂 浜島 A5 良 No D 8 長さLの一様でまっすぐな棒AB が,台の 上にその一部がはみだして置かれている。 この とき, A端から長さだけ離れた点Pが台の 端に当たっている。 棒のA端にばね定数んの ばねをつけて鉛直上方に引っ張ると, ばねがα だけ伸びたとき点Pが台の端を離れた。ただ し,台の上の面は十分にあらくて棒は台に対し てすべらないとする。また,重力加速度をg とし,I 1/2とする。 台 eeeee (1) 棒の質量mを求めよ。 また,点Pが台の端を離れるとき,棒が台 から受ける垂直抗力 N を求めよ。 (2)次にばねをA端からはずし, B 端につけかえて鉛直上方に引っ張 ると, ばねがだけ伸びたときにB端が台から離れた。 bはαの何 倍か。 (センター試験) E う 合い 長さ,質量mで一様 4

(2)の後半の｢遠心力が重力より勝っていればたるまない｣から、(遠心力)≧mgという式だと考えたのですが、解答では(張力)≧0となっていてそれが何故か分かりません。θ=180°において張力がある場合下向きに力が働くと思い、だとするとたるんでしまうと考えています。解説お願いします！

チェック問題 2 振り子の円運動 糸の長さ おもりの質量mの振り 子がある。 おもりに最下点で初速度 v を与えた。 標準 6分 (1) 振れの角が0のときの糸の張力T を求めよ。 (2) 糸がたるまずに1周するには vo はいくら以上必要か。 解説 (1) 《円運動の解法》 (p.191) で解く。 STEP 1 中心は点O 2 半径1, 3速さ” M m 45 は未知。 さぁ、どうやって求める? 速さときたらエネルギー。 いまは, 摩擦熱は出てな いから《力学的エネルギー 保存則》 (p.162) ですよ。 ☐ キミの言うとおりだ。 式を立てると, Vo mg 2 = mvo -m² + mg/l(1-cos 0 ) 遠心力 図 a よって、v=√vo2-2gl(1-cose) STEP 「回る人」から見て,遠心力 m を作図 STEP 3 重力を半径, 接線方向に分解しよう。 ここで糸は伸び縮みしない ね。このことから,半径方向には確実に力のつり合いが成り立つので, v² T T = mg cos0 + v² ② mT ②に①を代入すると, Vo 2 - T=m + g(3 cosa - 2)} ...... CS CamScanner でスキャン 第15章円運動 | 193

(1)の解答で、点Pのまわりの力のモーメントのつり合いより mg×L/2-T×h=0 (lはLと表記してます) という式がありますが、mgの力の向きとTの力の向きは違うのに揃えなくていいのですか？どうして揃えなくていいのか説明していただけるとありがたいです。

基本例題 6 物体が傾く条件 22 解説動画 一図のように、質量がmで、縦、横の長さがんの直方体の一 様な物体を水平であらい床の上に置き、物体の上端に糸をつけ て水平に引く。重力加速度の大きさをgとする。 (1)引く力の大きさがTをこえたとき、物体は床の上をすべる ことなく図の点Pの位置を軸に傾き始めた。 Tを求めよ。 @a 針 (1) 物体が傾き始めるとき, 物体の底面は床から浮き上がるが,端の点Pだけは床に接した ままである。 このとき, 垂直抗力Nと静止摩擦力Fの作用点は点Pにある。 (2) (1)のようになるための床と物体の間の静止摩擦係数の条件を求めよ。 (2) 傾き始めるときの静止摩擦力Fが,最大摩擦力μNより小さければよい。 圀 (1) 物体にはたらく力は図のようになる。 物体 は点Pの位置を軸に傾き始めるので, 垂直 抗力Nと静止摩擦力Fはともに点Pにはた らく。 点Pのまわりの力のモーメントのつ りあいより 鉛直方向の力のつ りあいより T IN h 1|2| P mg X 1/12-Th=0 よってT= mgl 2h N-mg=0 よって N=mg 物体が床の上をす べることなく傾き 始める条件は m F mg (2) 水平方向の力のつりあいより mgl F<μN よって T-F=0 よって F=T=mgl <μxmg 2h 2h したがって μ> 2h

わかりません。教えてください。お願いします。

長さ/[m],質量m[kg] の一様な棒ABがある。 棒のA端をちょうつがいで壁につけ, B端は軽い 糸で鉛直な壁の1点Cに結びつけて、棒が水平と30° をなすように固定した。 このとき, B, Cを結 ぶ糸は水平でつりあっている。 重力加速度の大きさを g [m/s2] とする。 (1) 糸が棒を引く力の大きさ T〔N〕を求めよ。 (2) ちょうつがいから棒にはたらく力の水平成分の大きさ F〔N〕と鉛直成分の大きさ FB [N] を求めよ。 IC I B 糸 A 30° mg

(ウ)x=0のときとで力学的エネルギー保存則は成り立たないのですか？

(4) 物体( 190 ゴムひもによる小球の運動 屋根 次の文中の を埋めよ。 図のように,屋根の端に質量の無視できるゴムひもで小球をつな いだ。小球を屋根の位置まで持ち上げてから、落下させたときの運 動を考える。 ゴムひもの自然の長さはL, 小球の質量はmである。 図のように鉛直方向下向きに x軸をとり, 屋根の位置を原点とする。 使用するゴムひもは, 小球の位置xが x≦L のとき, ゆるんだ状態 となり小球に力を及ぼさない。 一方, x>L のとき,ゴムひもは伸 びて張力がはたらき, ばね定数んのばねとみなせる。 小球は鉛直方向にのみ運動し,地 面への衝突はないものとする。 重力加速度の大きさをg とする。 x 小球を屋根の位置 (x=0) から静かにはなして落下させた。 x=Lの位置での小球の 速さはアである。 小球にはたらく張力の大きさが重力の大きさと等しい瞬間の位 置を x1 とすると,x1=イである。 x=x1 での小球の速さは,ウであ る。さらに小球は下降し, 最下点に到達した後, 上昇した。最下点の位置を x2 とするこ X2 また, 最初に x1 を小球が通過してから最下点を経て, 再びxi に である。 どってくるまでに要した時間は オである。 [18 明治大 ] 向に振り子け佰く 182,18

付箋の貼ってある式の丸の打ってある「S」はどこからきたのでしょうか？わからないので教えて頂けると幸いです。

114 第2編■熱と気体 239,240 解説動画 基本例題 43 気体の状態方程式 なめらかに動く質量 M [kg] のピストンをそなえた底面積 S [m²] の円筒 形の容器に, 1molの理想気体が入っている。 重力加速度の大きさをg[m/s〕, 大 気圧をpo [Pa], 気体定数をR [J/(mol･K)] とする。 (1) 気体の温度が To [K] のとき, 容器の底からピストンまでの高さ はいくらか。 (2)加熱して気体の温度を To [K] から T [K] にした。 気体の体積の 増加 ⊿Vはいくらか。 指針 ピストンが自由に移動できるから,気体の圧力は一定である。 解答 (1) 気体の圧力を [Pa] とすると 力 のつりあいより ps-pos-Mg=0 pS = pos+Mg 「DV=nRT」 より p(Slo)=RTo ①式を代入して (pos+Mg)lo=RT。 RT｡ poS+Mg よって Z= [m〕 (2) 加熱の前後で 「pV=nRT」 を立てて 前: p(St) = RT 後: p (Slo+⊿V)=RT ③② 式より p4V=R(T-To) AV= R(T-To) T RST-T) AS Pos 基本問題 232 気体の圧力 断面積 1.0cm²の円筒形の注射器 に空気を入れ,先端部をふさぐ。ピストンを20Nの力で 押すと内部の圧力は何Paになるか。 ただし大気圧を 1.0 × 105 Pa とする。 Mg To Po 1mol 底面積 S PS 質量 M Posh Mg T RS(T-To) [m³] pS+Mg [参考] 圧力が一定のとき、 体積の変化量 AV と温度の変化量4Tの間には, 「AV=nRAT」の関係がある。 この関 係を用いて解いてもよい。 233 ボイルの法則 圧力 2.0×10 Pa, 温度 27℃, 体積 3.0×10m²の気体がある 温度を一定に保って圧力を1.0×105Paにすると,体積Vは何m²になるか