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物理 高校生

上の例では上流に進む時負の記号を用いて表しているのに問10では上流に進む時負ではなく正の3.5m/sだったのですがどうゆうことですか?

G 速度の合成 ●直線上の速度の合成 図9のように,船が川の流 TIJK, 下流に向かって進んでいる。 水の流れがないとき(これを静水時という)の 船の速度を [b] [m/s] 流水の速度を v2 [m/s] とすると, 川岸で静止して いる人から見た船の速度 [m/s]は次のように表される。 1001+02 resultant velocity (4) 速度vを,速度vと速度v2の合成速度といい,合成速度を求めるこ とを速度の合成という。上流に向かう場合には,同図⑥のようになる。 01=5m/s v2 = 2m/s 02=2m/s 静水時の速度 正の向き (b 流水の速度 流水の速度 静水時の速度 01=-5m/s 正の向き 川 V₁ V2 v' = vi' + v₂' 01 ひ2 = -5m/s + 2m/s =-3m/s 問11 流水の速さが1.2m に対して垂直な方 時の船の速さを1 ている人から見 速度の分解 (5) る」ということを表 分解するといい ●速度の成分 向のとり方によ 図11のように 方向) に分解す が多い。 この 向きを表す正 速度 の x 川上 15 v = v₁+V2 =5m/s+2m/s =7m/s 図9 川の流れに対して平行に進む船の速度 問10 流水の速さが1.5m/sのまっすぐな川を静水時の速さが 5.0m/s の船が進ん 発展 物理 でいる。下流に向かって進んでいるときと, 上流に向かって進んでいるときの, 川岸で静止している人から見た船の速さ(速度の大きさ)はそれぞれ何m/s か。 ②平面上の速度の合成 図10のよう に,船が川を横切って進む場合を考 10 B 1秒後 C C' 静水時の 川岸に対する 船の速度 船の速度 15 Aにいた船が,船首をBへ向け D=01+02 える。 静水時の船の速度を0] [m/s], 流水の速度を v2 [m/s] とする。 ( シータ 角を 0, 20 by とする 成りたつ Ux= V= また。 2x成

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物理 高校生

この問題は、等速円運動ではない円運動をしていますよね? 等速円運動ではないのに、等速円運動の運動方程式(F=m×r分のv2乗)を使えるのはなぜですか?

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15 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。 53 58 62 B C P (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 さを求めよ。 人 (2)小物体が点Bを通過するための の条件を求めよ。 Um 0.0& m Vo センサー 14 円運動では,地上から見てる 解くか、物体から見て解く かを決める。 解答 (1) Cでの小物体の速さを [m/s] とすると, 力学的エネルギー 保存の法則より, Bmgcose N C 1 1 ,2= mvo mv+mg(r+rcost) ① 地上から見る場合 2 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。 ゆえに、 cos00 mg ......① 12 m-=F r 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 15 v= vv-2gr(1+cos0)[m/s] 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, v² m =N+mg cose r これを代入し、整理すると, 2 mvo N= -mg (2+3cos) 〔N〕 r ......② 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 r 物体が面に接しているとき, 垂直抗力 N ≧0 合いより, m01.0 v² ◆N+mg cose-m - 00 (量的関係は上と同じ) (1) 水平面を重力による位置 エネルギーの基準面とする。 r 非等速円運動では、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, 00 [ad] では, 0が小さくなるにつれて, 0, 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0かつN≧0 であればよい。 ①より, 8 = 0 を”に代 入して, v = √vo²-4gr よって, v4gr>0 ゆえに mvo また,②より 8=0をNに代入して, N= 5mg ④を比較すると, N≧0(面から離れない条件) が の条件を決めることになる。 2 mvo よって, -5mg≥0 ゆえに、r r ③④がともに成り立つためには、ひ≧√5gr 5

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