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物理 高校生

(3)からの解き方がわかりません。わかる方は教えていただけると幸いです🙇‍♀️

48滑車につながれた物体の運動[20○○ ○大] 図のように1つの定滑車と, 2つの動滑車 (1 と 2) が天井からつり下げられている。これら3つの滑車 は同一の質量 M [kg] をもつものとする。使用して いるすべてのひもは伸びず, その質量は無視できる ものとする。動滑車2の中心と床面上に置かれた質 量m」(kg]の物体をひもでつないでいる。 また, 質 量m。(kg]のおもりを定滑車にかけられたひもの端 (力点)に取りつけている。おもりの質量 m,は物体 の質量 m」よりも大きいと仮定する(m,>m,)。 図 において,T[N]はおもりをつっているひもの力(張 カ)であり, T.(N] は動滑車1の中心につけられた ひもの張力,T2 [N] は動滑車2の中心につけられた ひもの張力である。初期状態において, 動滑車2と 質量 m」の物体をつないでいるひもが,たわまず, なおかつ, 力がはたらかないように質量 m,のおも 天井 M 定滑車 M g T 動滑車1 2=0 M T」 m2 動滑車2 Tz 2 m 床 りを手で支える。この状態において,定滑車にかけたひもの端が, 鉛直下方にとった座標 2 (m]の原点(z=0m) にあると仮定する。質量m,のおもりを支えていた手をそっとは なすと,質量m,のおもりは初速度0m/s で鉛直下方に加速度 a [m/s?] の等加速度運動 を開始した。このとき,すべての滑車と物体とおもりは鉛直方向にのみ動き, 振動はしな いものと仮定する。滑車と物体とおもりの動きに対する空気抵抗は無視できる。3つの滑 車において摩擦ははたらかず, 滑車の回転に伴う回転エネルギーは無視できるとする。重 カ加速度の大きさをg[m/s°]とするとき, 次の問いに答えよ。 (1) 3つの滑車の質量 M が無視できるとき(M=0kg), おもりの等加速度運動の開始後 に,ひもにはたらく張力T, T, T,の大きさの比T:T,: T。を答えよ。 (2) 3つの滑車の質量 M が無視できるとき, おもり(質量 m。) についての運動方程式を 示せ。 (3) 3つの滑車の質量 M が無視できるとき, 物体 (質量 m,) が上昇する加速度の大きさ はおもりの加速度 aの何倍であるか答えよ。 (4) 3つの滑車の質量 M が無視できるとき, おもり(質量 m)の加速度aを求めよ。 (5) 3つの滑車の質量 M が無視できるとき, 物体(質量 m,) の底が床面を離れてから高 さ1m]に至るまでの時間t[s] を, 加速度aと高さ!を含む形式で答えよ。また, 物 体の底が床面から高さ1になった瞬間の物体の上昇速度の大きさ、(m/s] を,加速度 aを含まない形式で求めよ。 ただし, 物体が高さ に到達するまで, おもりは一定の 加速度aで運動を続けるものとする。 (6) 3つの滑車の質量 Mがおもりの質量と等しく M=m,であるとき, 動滑車1の中心 につけられたひもの張力T,を求めよ。また, 動滑車2の中心につけられたひもの張力 T。を求めよ。ただし, 質量 m,を含む形式で, それぞれ答えること。また。おもりの 加速度aを求めよ。 (3) -倍 () 4(4m2-m) mi+16m。 解答(1) 1:2:4 (2) m2a=m:g-T 2(4m2-m) V m」+16m。 22m,m。 m;+21m。 21 (5) t:2 5) (s/u) 16- 4(mg-m) m」+21m。 11(m,+ m<)m? (6) Ti: m」+21m。 -g [N), T2: g (N), a:

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物理 高校生

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【8分) *第32問 次の文章を読み, 下の問い(問1~3)に答えよ。(配点 12) 生徒たちは,単振り子の周期 Tの式 T=2π, g を用いて重力加速度の大きさgを求めるため,実験を行うことにした。 1は糸の長 さである。 問1 まず生徒たちは周期Tの測定方法について話し合った。次の文章は,その会 に入れる語句,文の組合せとして ア エ 話である。文章中の空欄 1 S間 最も適当なものを, 下の①~⑧のうちから一つ選べ。 「振り子を作るためには糸とおもりの球が必要だね。」 「糸の長さとおもりの大きさは,どの程度にすればよいだろうか。」0 「単振り子の周期の式(1)は, ア に対して成り立つから, 糸の長さはおも する必要があるね。」 20o 間 りの大きさに対して十分に 「振り子が完成したら, 支点に固定して振動させよう。」 「振り子の振幅はどの程度にすればよいだろうか。」 「単振り子の周期の式(1)は イ 020] ウ から,振幅は エ ね。」 ア イ ウ エ 0| 剛体 2| 剛体 3| 剛体 の| 剛体 6| 質 点 短く 6| 質 点| 短く振幅が小さいときに成り立つ の 質 点 8 質 点|長く振幅が小さいときに成り立っ 振幅によらない 短く振幅が小さいときに成り立つ 大きい方が測定しやすい 小さくする必要がある 短く 振幅によらない 長く振幅が小さいときに成り立つ 長く 大きい方が測定しやすい 小さくする必要がある 大きい方が測定しやすい 小さくする必要がある 大きい方が測定しやすい 小さくする必要がある 振幅によらない 長く 振幅によらない

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