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物理 高校生

(4)って、力学的エネルギー保存の法則を使って2枚目の画像のような式は立てられないのですか? (v0ブイゼロをvoブイオー、FLをflとしています)

動エネルギーの変化と仕事の関係 図 1 〔I〕 図1のように,鉛直方向に落下している質量mの小球が 地面からの高さんの点を速さで通過した後,地面からの 高さんの点を速さで通過した。 重力加速度の大きさをg とする。 V₁ (1) この間に, 小球にはたらく重力がした仕事はいくらか。 (2) v2をv1,m, hi, h2, g のうち必要な文字を用いて表せ。 〔Ⅱ〕 図2のように, 速さvで水平面上を等速直線運動 していた質量mの小物体が, 粗い領域上で一定の大 図 2 さFの動摩擦力を受けて減速し,距離Lだけ進ん だときの速さは”であった。 (3) Lだけ進む間に, 小物体にはたらく動摩擦力がした仕事はいくらか。 (4) を vo, m, F, L のうち必要な文字を用いて表せ。 考え方 解説 〔I〕(1) (2) 12 物体にはたらく力がした仕事の総和だけ,物体の運動エネルギーが変化する。 正 の仕事をされれば運動エネルギーは増加し,負の仕事をされれば減少する。 W = Fx より,重力がした仕事= mg(hi-h2) 2 -mv². -mvo² = WŁY, 2 11/mer²² - 1/m² 2 mv2 2 2 2 -mv₁" = mg(hi-h2) よって, v2=√v12+2g(hi-h2) N 〔II〕 (3) W=Fxcos0より,動摩擦力がした仕事=-FL (4) 物体には重力と垂直抗力もはたらいているが, それらの向きは運動方向と垂直なので, した仕 事は0である。 1/2mv ² - 1/2mv² = W x D). Wより, 1 -mv2 1/13m002 2 -mvo²=-FL+0 + 0 よって, v= 2002 V2 2FL m 動摩擦力 Vo V 垂直抗力 重力

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物理 高校生

下から2行目の右辺の 0ふたつがそれぞれ何を表してるのか教えてほしいです🙇‍♂️

基本例題 31 運動エネルギーの変化と仕事の関係 V₁ 〔I〕 図1のように,鉛直方向に落下している質量mの小球が図1 地面からの高さんの点を速さで通過した後、地面からの 高さんの点を速さv2 で通過した。 重力加速度の大きさをg とする。 (1) この間に, 小球にはたらく重力がした仕事はいくらか。 (2) v2 を v1, m, hi, h2, g のうち必要な文字を用いて表せ。 図 2 〔II〕 図2のように, 速さひ で水平面上を等速直線運動 していた質量mの小物体が, 粗い領域上で一定の大 きさFの動摩擦力を受けて減速し 距離Lだけ進ん だときの速さは”であった。 (3) Lだけ進む間に,小物体にはたらく動摩擦力がした仕事はいくらか。 (4) v vo, m, F, L のうち必要な文字を用いて表せ。 V 解説 〔I〕 (1) W=Fxより,重力がした仕事= mg(hi-h²) (2) 1/12m²-12/2mv²w より. 物体にはたらく力がした仕事の総和だけ,物体の運動エネルギーが変化する。 正 の仕事をされれば運動エネルギーは増加し、負の仕事をされれば減少する。 2 2 11/2mv ² ² - 1/2mv ² -mv₂² 2 mv ² - 12/11 1 2 "mvo = よって, v2=√ = √v₁²+2g(h₁-h₂) 〔II〕 (3) W = Fxcos0より, 動摩擦力がした仕事=-FL (4) 物体には重力と垂直抗力もはたらいているが, それらの向きは運動方向と垂直なので, した仕 事は0である。 -mv². 1/11 2 = よって, v= mg (h₁ - h₂) 2 Wより, mvo"=-FL+0 + 0 2 Vo 2FL m V2 動摩擦力 FC -Vo 地面 垂直抗力 重

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物理 高校生

・(3)(4)でなぜsin2θ=1のときに最小値をとるのか ・なぜH>(5)の場合は(4)が解となり、H≦(5)の場合は小球が天井すれすれを通る時に最もV。を小さくできるのか ・(6)で求めるtanθはなぜL/Hで求められるのか ・(7)においてなぜ④の式を整理するこ... 続きを読む

別興ム(慟哭するための tan の条件を, vo を含まない式で表せ。 (北海道大改) 例題 5 Vo h 物理 やや難 53. 高さ制限のある斜方投射■重力加速度の大きさを g として,次の ( に適切な式, 数値を入れよ。 H OK L →P 高さHの天井がある部屋で, 床の点Oから小球を投 射して, 天井にあてずに距離Lはなれた点Pに落下さ せるための、初速 ひ の最小値について考える。 投射 角を0とすると, L = ( 1 ), 最高点の高さんは, h = ( 2 ) と表せる。 天井を無視 して考えると, (1) から, 0 ( 3 )のときに, vは最小値 ( 4 ) となる。このとき, 最高点の高さんは,h= ( 5 )となるので, H> (5) の場合は (4)が解となる。 H≦ (5) の場合は,小球が天井すれすれを通るときに最もを小さくできる。 h=Hとすると (1) (2) から tan0= ( 6 6 )となり,ひ の最小値は ( 7 ) となる。 を用 ヒント 51 (3) 小球が水平方向に距離αだけ進んだとき, 高さがんよりも大きければよい。 52 (2) 小球Bが、時間tの間に斜面に沿って移動した距離を求める。 53 (1) 2sincose=sin20 の関係を用いて, 式を整理する。 (3) (1) の式をv について整理し, v が最小になる 0 の条件を求める。 んの式をもとに tan0の値を導き, sine の値を調べる。 解説 (1) 小球は,鉛直方向には初速度 vosine の鉛直投げ上げと同 じ運動をする。 鉛直上向きを正とし, 小球の飛行時間をt とすると, 鉛直投げ上げの公式y=uot-212912 を用いて, 0=vosin0.t- -1/20120-1(2sine-1/20t) 0=t(v. t=0 なので, t= 2v, sine g 水平方向には、速度 vo cos の等速直線運動をする。 OP間の水平距 離Lは,飛行時間tを用いて, v Coset となるので, L=vocoset=vocose・・ 2v, sine 2v,² sin cos g vosin20 g ….① g (2) 最高点の高さんは, 鉛直投げ上げの公式v=2gy を用いて, 02-(vosine)2=-2gh h= vo² sin²0 2g ...2 (3) (4) 式 ① から, gL と表される。 v は, sin20 = 1, すなわ sin 20 ち, 8=45°(20=90°) のときに最小値 √gL となる。 (5) 式 ②0=45°, vo=√gL を代入して h= (vgL)2 sin245° L 2g 4 (6) 式 ① から, L= 2v 2 sinocose g vo² sin²0 式 ② でん=Hとして, H= 2g 4H H tan 4 tan0= これら2式の辺々を割ると, L L 4H (7) (6)のL,H, 0 の関係は,図のようになり, sin0= √L²+(4H)² Vo = √2gH sin 式 ④を vについて整理して, g(L²+16H²) 8H 0 ●小球の鉛直方向の運動 をもとに飛行時間を出す 54. (水平距離) (初速度の 解 水平成分) × (飛行時間) である。 三角関数の公式 2sinocos0= sin20 を用いている。 ●最高点では,速度の鉛 直成分が0となる。 sin 20 の最大値は1で ある。 tan を求めるため, 式①で sin 20 に変形す る前のものを用いている。 √L²+(4H)² 4H 0 L 4H 図は, tanθ= L る三角形を示す。 とな

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