この問題の（4）の解説（3枚目の画像）での囲ってある計算が何故こうなるのか分かりません。 途中計算を教えて下さい。

0+ 68. 回転するリング■ 半径aの円形状につくられた針金 が,鉛直面内に立てられており, 針金は,中心を通る鉛 直軸のまわりに回転することができる。 また, 針金には, 質量mのリングRが通してあり, リングRは , 針金に沿 って自由に運動することができる。重力加速度の大きさ をg として,次の各問に答えよ。 まず,針金とリングRとの間に摩擦がない場合を考え る。 図のように、針金を鉛直軸のまわりに一定の角速度 で回転させたところ, リングRは,Rと針金の中心Oを 結ぶ直線と鉛直軸が角度0をなす位置で,針金に対して 静止した。 リング R 鉛直軸 (1) リングRが受ける重力の,針金の接線方向の成分の大きさはいくらか (2) 針金が鉛直軸のまわりに回転する角速度はいくらか。 (3) リングRが針金から受ける垂直抗力の大きさはいくらか。 次に、針金とリングRとの間に摩擦がある場合を考える。針金を一定の角速度で回転 させたところ, リングRは,Rと針金の中心Oを結ぶ直線と鉛直軸が角度0をなす位置 で, 針金に対して静止した。 針金とリングRとの間の静止摩擦係数をμとする。 (4) リングRを針金に対して静止させるための, 針金が鉛直軸のまわりに回転する角 速度の最大値はいくらか。 ただし,μ- とする。 cose 1(e) sine (獨協医科大改) 例題 7.10 0 例題 7 a 針金

黄色のところが30°だと青のところが30°になるのはどうしてですか？？教えてください🙇‍♀️

- 72 合車が受ける力を図示し、 それらを斜面に平行な方向と垂直な け, 平行な方向での力のつりあいを考える。 なお, 軽い糸は, 二つながれた台車, おもりに同じ大きさの力をおよぼしている｡ 1) 糸の張力の大き 垂直抗力 T とすると,台車, おも ける力は、図のように る。 重力の斜面に平行 の成分は,mg sin 30° その方向での力のつ から, mg sin30° 30° Mg mg cos 30° 30⁰° mg mg sin30°= 0 T=mgsin30°= 2 もりが受ける糸の張力の大きさは,台車が受ける張力に等しい。 の質量をMとすると, おもりが受ける力のつりあいから、 mg m -Mg=0 Mg=T= M= 2 2 mg 斜面に 台車が受に と、垂直択 ている。 糸 るには,余 向での力の を立てる必 別解 (1 の辺の長さ て、重力の 方向の成分 ることもで W 30° W₁=2

力学の問題なのですが答えの立式のところで最高点の速度がV0の水行成分となっていて、なぜ飛び出した時のB地点での速度ではないのでしょうか？ よろしくお願いします

が、今度は斜面からの垂直抗 なぜでしょうか? 問題 1-5 図のような, なめらかな斜度 0 の斜面がある。水平な地面量+Mの運動量=一定 TAN B 24.01 からの高さ y=0 の点 A から初速度 vo で斜面を上った質量 mの小球が,高さy=hの点Bから上向きに 0=45°の角度で 飛び出した。 重力加速度の大きさをg とする。 No. (1) 小球が B点から飛び出すときの速さ UB を求めなさい。 Lo A (2) その後、小球は放物運動をする。 小球が達しうる地面か らの最高の高さHを求めなさい。 ある運動を止めて力を図示してみましょう。 x R 前問と異なるのは、斜面から物体に垂直抗力 Rが働いて平水島 いる点です。 しかしながら、 この力は、 力学的エネルギー 保存則にとっては、まったく関係ない存在です。 その理由 は、 前問と同様に考えればよく、 0 mg 2361JM>23030 >#CSAL DO col 1

物理基礎なのですが、 基準を斜面に沿って下向き正にするのと、上向き正にするのでは答えが関わってしまいます。 どこが間違っているかを教えてください

6 30°の傾きを持った斜面の上に 質量20kgの物体が静止している。 静止摩擦係数をμ=√3/2 と する。 ただし、重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 a) 物体に、 斜面に沿って、 上向きに50N を加えた。 静止摩擦力を求めなさい。

なぜ、ここにθがあるのかが分かりません。

出題パターン 25 曲面上の円運動 点Aで質量mの小物体を静かに放した場合 の運動を考える。重力加速度の大きさを!! とす 物体が点 R (LAPR=0) を通過するときの速 さぁ (1) であり、面から受ける垂直抗力 は (2) である。がある値より小さい場合 は、物体は点Sを通過したあとも、しばらく面 上をすべる。 Q B そして、ある点T (LSQT = 9) に達したときの速さを1とすると､点で 物体が面から受ける垂直抗力は(3) となる。 そして4=Pの点T で面から離れて空中に飛び出したとする。 このとき cos Po=(4) という関係が成り立つ。 また点 To で面から離れるときの物 体の速さをg, a b で表すと (5) となる。 解答のポイント! 面から離れる垂直抗力N=0の条件を活用する。 解法 (1) 求める速さは,力学的エネルギー保存則 より (図7-9), (高さ0の点はSにとる) A P 1 mga= mvi'mga (1-sin0 ) 2 点A 点 R ,,=v2gasino ①袋 (2) 図 7-9のように点Rを通過する瞬間を回る 人から見て、円運動の解法3ステップで解く。 図7-9 STEP1 中心は点P, 半径は, 速さは D, である。 STEP2 遠心力を図7-9のように作図。 STEP3 回る人から見た半径方向の力のつりあいの式と①より Vi 垂直抗力N=m + mgsino=3mgsino a 86 漆原の物理 力学 R Po 遠心力 m2/2² R 4 N₁ 18 8 asine 中心 a

(2)についてです。解説とは違い、最高点から下端に達するまでの力学的エネルギーの変化と動摩擦力の仕事に着目して2枚目のように解いたのですが、これでも合っているでしょうか？合っているとすれば私はどこで計算ミスをしているのでしょうか？教えてください。

Ao U. k をとるときの値であり, x=- k 発展例題 13 摩擦のある斜面上の運動 発展問題 161, 165 図のように、水平とのなす角が0の斜面の下端に質量mの物体を置き、斜面に沿っ て上向きに初速度 を与えた。 斜面と物体との間の動摩擦係数をμ',重力加速度の大 きを して､次の各問に答えよ。 (1) 物体が斜面を上がって最高点に達するまでに,斜 面上を移動した距離をvo,g, μ', 0 で表せ。 (2) 物体は最高点に達したのち, 斜面をすべりおりる。 下端に達したときの速さを Vo, μ', 0 で表せ。 m 0 mgl sino-12 -mvo -μ'mglcose v₁² l= 指針 物体は,運動の向きと逆向きに動摩 擦力を受けており, その仕事の分だけ力学的エネ ルギーが減少する。 最高点では速さが0となる。 解説 (1) 物体がすべり上がるときに受 ける力は,図のようになる。 動摩擦力の大きさ は、μ'mg cose であ り, 最高点に達した 2g(sin0+μ'cose) (2) 斜面の下端に達したときの力学的エネルギ mg coso 一の変化は,往復する間に動摩擦力がする仕事 に等しい。 mgsino 1 -mv². mv²=-2μ'′mglcose ときの力学的エネル キーの変化は動摩 擦力がした仕事に等 しい｡ μ'mgcose ( 1 ) を代入して, v= mg sino-μ'coso sin0+μ'cose Vo

1番なのですが、重力加速度をx.y方向に分解するときなぜ30度だとわかるのですか？

解答 Vy Vo V Vx Ax R 30% ay 130° yl Voy Vox 30⁰° O (1) 小球の加速度のx,y 方向の成分を (ax, ay) とすると 1 √3 ax=-gsin 30°= -779, ay=−g cos 30°= 2 2 また、初速度 vo の成分 (Vox, Voy) は Vox= Vo COS 0, Voy= Vo sin e よって, 等加速度直線運動の式 「v=vo+at」 より Vx= Vox+axt=v₁ cos 0-19t gt JAMES OR 5: √3 Vy=Voy+ayt=vo sin 0-. -gt 2 Wh N -9 311=x (5

⑵がわかりません。

【4】 下図のように, 軽いつる巻きばねの上端を傾き 0 のなめらかな斜面上に固定し、 他端に質量mの物体を 付けて斜面上に置いたところ, ばねが α だけ伸びてつ りあった。このときの物体の位置を点Aとする。さら に,点Aから斜面にそって αだけ下方の点Bまで物体 を引いて静かに手をはなす。 重力加速度の大きさを g とする。 つりあい の位置 自然の 長さ vooooooo? migsinbel VA なめらかな斜面 50 B mg img cost (1) つる巻きばねのばね定数kを求めなさい。 F=kxより mgsing=ka k=_mg sino mg a sin 0 a (2) 物体がつりあいの位置を通るときの速さを求め なさい。 力学的エネルギー保存則より otimg+/ka²=/mntoto (√ga sine)

物理、円運動です🙇‍♀️🙇‍♀️ （I）は私の解いたやつではなぜダメか指摘して欲しいです よろしくお願いします

213. 振り子と円運動 図のように, 軽い糸の一端 を点0に固定し、 他端に質量mの小球をつける。 点 0から鉛直下向きに距離 α はなれた点Pには, ピン がつけられている。 点0と同じ高さの点Aから小球 を静かにはなすと, 小球が最下点Bを通過するとき に糸がピンにかかり, 小球は点Pを中心とする半径 もの円運動を始めた。 その後, 小球が図の点Dを通 過した直後に,糸がたるみ始めた。 重力加速度の大 きさをgとして,次の各問に答えよ。 B (1) ∠CPB が0となる点Cを通過するときの, 小球の速さvc を求めよ。 (2) 小球が点Cを通過するときの, 糸の張力の大きさを求めよ。 (3) ∠DPB を αとして, cosa の値を求めよ。 (13. 島根大 m ヒント 213 (2) 半径方向について, 円運動の運動方程式を立てる。 a yang (078) = — you? - Jag bross 2/1² = 9 (0.18) - gb(050 u² = 2g f (0-487 ecosof b. A m Bの位置を最下点としたら ダメミ 213. 振り子と円運動 解答 2a (1) √2g (a+bcos) (2) mg(2g+3cose) (3) 3b 指針 小球は,重力と糸の張力を受けて、 鉛直面内で円運動をしてい る。 糸がたるみ始める点Dでは, 糸の張力が0となる。 この一連の運動 において, 小球は重力 (保存力) だけから仕事をされるので､力学的エネ 糸がピンに触れても、 糸の張力は小球の運動方 向と垂直であり、 仕事を しない。そのため、 力学 的エネルギーは保存され る。 ルギーは保存される。 解説 (1) 点Cの高さを重力による位置エ A ネルギーの基準とする。 点AとCとで､力学的 エネルギー保存の法則の式を立てると(図1)。 mg (a+bcos0)=mv² bcoseb ©点Cを基準とした点A の高さは、a+bcos0 と なる。 22g (a+bcos0) 図1 0 なので, (a+bcos0 ) c=√2g (2) 小球が点Cで受ける力は,重力と糸の張 P 力である(図2)。 円運動の半径は6なので, 半径方向の運動方程式は、 m=T-mgcoso 運動方程式ド (1) の を代入して整理すると 2g (a+bcos0) m -=T-mg cos0 の右辺は、 向心力を表す。 向心力は、円の中心点 P)を向いており, 大き さはT-mgcos/である。 mg cost mgs b 図2 2a T=mg-b -+3 cose) (3) 点Dで糸がたるみ始め, このとき, T=0 となる。 (2) のTの式に T=0,0=α を代入して, ○小球は、糸がたるみ始 める瞬間までは円運動を しているので、 (2) の式 を利用できる。 2a 0=mg(2+3cosa) 36 a b 0 A D V2g Fate (1-cos)}

(5)なんですが、Qが斜面を離れる時T2＝0ではなぜダメなのですか？

セント 24 〈動く斜面上の糸でつるした小球〉 (2) (4) 加速度運動しているP上で観測すると,Qには重力, 垂直抗力、張力のほかに慣性力がはたらいて、 ている。 ヒント (3) 『Qは斜面にそって上昇する』糸がたるむので糸の張力は0になる (5) Qが斜面から離れる垂直抗力は0になる N P (1) 台Pが静止しているので、小球Qには たらく力は重力、張力、 垂直抗力である (図a)。張力の大きさを T, 垂直抗力の 大きさをNとすると, 小球Qについて、 斜面方向の力のつりあいより mg coso B T=mgsin0 [N] 斜面に垂直な方向の力のつりあいより N=mg cos 0 (N) (2) 左向きに加速度 α 〔m/s'] で運動する台 P上で観測すると,小球Qには大きさ ma〔N〕 の慣性力が右向きにはたらき, 小球Qは静止している (図b)。 張力の大 きさを T', 垂直抗力の大きさをN' とす ると,小球Qについて, mgsine 斜面方向の力のつりあいより mg cosa T'+macos0=mgsin0 よって T'=mgsino-macos0 [N] mg 図b 斜面に垂直な方向の力のつりあいより N' =mgcos0+masin0 [N] ※A (3) 小球Qが斜面にそって上昇するとき, 糸がたるんで張力は0になる。 これよ り台Pの加速度がα 〔m/s ] になったとき, 張力の大きさ T' の値 (①式)が 0 になる。 ① 式より gsin0 よって ao= -=gtan 0 [m/s²) cos o N" T' T'=mgsin0-macos0=0 (4) 右向きに加速度6[m/s'] で運動する台 P上で観測すると, 小球Qには大きさ mb〔N〕 の慣性力が左向きにはたらき, 小球Qは静止している (図c)。 張力の大 きさをT", 垂直抗力の大きさをN" と mb sina mbicos A すると, 小球Qについて, 斜面方向の力のつりあいより T"=mgsin0+mb cos 0 [N] mg sin of 斜面に垂直な方向の力のつりあいより N"+mbsin0=mgcost mg よって N"=mgcos-mbsin0 [N] B (2) (5)小球Qが斜面を離れるとき,垂直抗力は0になる。 これより,台Pの加速度 が bo〔m/s?] になったとき,垂直抗力の大きさ N"の値 (②式) が0になる。 ②式より N"=mgcoso-mbosin0=0 よってbo= gcose g sino - [m/s2] tan 0 mgsin 0 Q mg N'Y Q mb ma masine C TIT. 図 a macose mg coso 図 c 25 (5) 三角 (7) 小 三小小交速 (1) 小 (2) A 別解 慣性系(静止系 から観測すると、小球Qはた 向きに加速度αで等加速度 動をしている。 N'S N' cos 6 1 Tsine T cose N' sin 8 10 Img 水平方向の運動方程式は ma=N'sin0-T'cose 鉛直方向のつりあいの式は mg = N'cos0+T'sin0 この2式より T'=mgsin0-macose [N] N'=mgcos0+masino [N] ←B 別解 慣性系 (静止系 から観測すると小球Qは 向きに加速度で等加速度 動をしている。 T'sin 6 N'' cos O- N" T T'' co N'' sin 10. Img 水平方向の運動方程式は mb=T"cos0-N"sin 鉛直方向のつりあいの式 mg=T"sin0+N"co この2式より T"=mgsin0+mbcos N"=mgcoso-mbsin (3