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物理 高校生

(2)の問題で、点CでN=0だと台車ってレールから離れていないんですか?

発展例題17 鉛直面内での円運動 2 図のような傾斜軌道を下り, 半径rの円形のレール を滑走する台車について考える。 台車の質量をm, 重 力加速度の大きさをgとし, 台車は質点として扱い, 台車とレールとの間の摩擦を無視する。 (1) 台車の出発点Aの高さをんとし, レールの円形 部分の頂点をCとする。 ∠COB が 0 となる点Bで , Onia2 h レールが台車におよぼす力の大きさNを求めよ。 CORVE (2) 台車が点Cを通過するための,出発点の高さんの最小値ん。 を求めよ。 指針 (1) 力学的エネルギー保存の法則 を用いて,点Bでの速さを求め,台車の半径方 向の運動方程式を立てる。 (2) (1) の結果を利用する。 点Cで N≧0であれ ば,台車は点Cを通過できる。 すなわち, 高さ ん。 から出発したとき, 点CでN=0 となる。 解説 (1) 点Bの高さ は,図から,r(1+cose) と 表される。 点Bでの速さを ひとし,水平面を基準の高 さとして, AとBとで, カ 学的エネルギー保存の法則 を用いると, mgh=mv²+mgr (1+cose). 地上から見ると, 点Bにおいて台車が受ける力 は,重力, 垂直抗力である。 重力の半径方向の 成分の大きさは mg coseであり, 半径方向の rcoso 0 N B: mg mg coso A m 発展問題 212, 213,214 800 CIS ROB 0 O 運動方程式は v² matth img cos0+N...② r 式 ①② から” を消去し, N を求めると Jalmal Un JAD mg N=- (2h-2r-3r cos0) (2) 点Cでの垂直抗力Nは,(1) のNに 0 = 0 を 代入した値で表される。 また, 求める高さん。 は, 点CでN=0 になるときの値である。 (1) の結 LATAR 5 果から,20m2h-5r) ho=- FCC r. Q Point <Point ho=5r/2のとき, 点Cで台車の速 さが0となるわけではなく, ん。 は,力学的エネ ルギー保存の法則だけでは求められない。 N = 0 となるとき, 台車は, 点Cで重力を向心 力とする円運動をしている。

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物理 高校生

空欄が分かりません。解説求みます

重力加速度の測定 【目的】 重力加速度を記録タイマーを用いて測定し、 重力加速度に関する理解を深める。 【実験方法】 準備するもの 交流式記録タイマー、 ものさし (1m) 記録テープ (約60~70cm) おもり、セロテー プ、グラフ用紙 図方法 1. 記録タイマーを落下実験用にスタンドに固定し、テーブルの端などのおもりと 1m程度のテープが鉛直に落下できる位置におく。 2. 記録テープの下端におもりをつけ、記録タイマーに通す。 3. 記録テープの上端を持ち、 記録タイマーのスイッチをいれ、 おもりを自由落下させる。 ※おもりの落下中に、 記録テープがまっすぐに落下するように記録タイマーの傾きや落下場所を調整する。 4. 基準点から各時刻での落下距離 1 ¥2・・・・ [m]を測り、 【実験結果】 の表に記入する。 ※打点が重なっている初めの部分は除いて、はっきり点が見えるところを基準点としそこから距離を測定 する。 ※1打点間の時間: タイマーの振動数 = 関東では50Hzなので、1秒間に50個の点を打つ 【実験結果】 基準点からの落下距離 0.02s ごとの落下距離 y (m) △y(m) O 0,009 0.021 0.036 10.056 0.079 0.106 0.009 0.012 0.015 0.020 0.023 0.027 各区間の平均の速さ = Ay/At 0.45 0.60 0.75 1.00 1.15 とで改めて認識す のありかを発見 べきであると 1.35 THE 各区間の平均の加速度 a = △6/△t 【データ処理】 1.移動距離 y[m]と時間 t [s] との関係を表す y-t図を描く。 ※グラフに線を入れること (近似直線 or 近似曲線の区別をつけること) 2表の各区間の平均の速さを各区間の中央時刻 t'[s] における速さとみなして、 速さ v[m/s] と時間 [s] との関係を表す v-t図を描く。 ※グラフに線を入れること (近似直線or 近似曲線の区別をつけること) 13.v-t図の傾きから重力加速度を計算する。 【考察】 ① 実験結果の各区間の平均の加速度の平均とv-t図の傾きから求めた加速度を比較せよ。 この実験をより正確に測定するためには、どのような工夫が必要か述べよ。 【調査力 発想力】 ① この実験例以外で重力加速度を測定する方法を考案せよ (言葉、 式、 図を用いて説明せよ。

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