(5)の単振動、最大の速さについての質問です！解説は理解出来てますが、2枚目にあるように単振動の位置エネルギーで表せないのはなぜですか？

114 力学 38 単振動 水平面内において一定の角速度ので 回転している円板がある。 円板上には, 半径方向にみぞが掘られており、その中 にばね定数k,自然長のばねが置かれ ている。 ばねの一端は中心0に固定され, 他端には質量Mの小球Pがつけられてい る。 Pはみぞの中を滑らかに動け, 0 か つ らPまでの距離rを用いておもりの位置を表す。 いま、円板上で静止 している観測者Aには, Por=ro の点に静止して見えた。 真上から見た図 Level (1), (2)★ (3)~(5)★ Point & Hint W (1) ro をlk, M, ω を用いて表せ。 (2) こうなるために必要な角速度に対する条件を表せ。 次に,Pをみぞに沿って外側に動かし, 点0 からの距離 n の点で静 かにPを放したところ, P はみぞの中で運動を始めた。 (3) Pが位置にあるときAが見る加速度をaとすると, A が書くべ き運動方程式はどのようになるか。 みぞ方向外向きを正とする。 (4) Pの位置を,rの代わりに ro から測ってx=r-ro を用いて表 すと, 運動方程式の右辺の力はLx の形になる。 Lをk, M, ω を 用いて表せ。 (5) Pを放してからばねの長さが最小となるまでの時間, ばねの長さ の最小値,およびAが見るPの最大の速さをk, M, w, ro, n, のう ち必要なものを用いて表せ。 (北海道大) Aにとっては遠心力が現れている。 (2) (1) の答えの形から自然に条件が決まってくる。 (5) (4) の結果からPの運動が確定する。 P the p LECTURE (1) 遠心力と弾性力のつり合いより Mrow²=k(ro-l ... (2)>0より kl Yo= k-Mw² k-Mw² > 0 k w√ M 回転が速過ぎると(ωが大き過ぎると),弾 性力より遠心力がまさり つり合う位置がな くなってしまう。 (3) ばねの伸びは -l と表せるから Ma=Mrw²-k(r-1) (4) 上式に r = ro+x を代入すると ( 38 単振動 •mmmm 自然長 遠心力がかかるから, | ばねは伸びているはず。 ①を用いた 115 遠心力 Mをmと書いてい ないだろうか? 物体上から見たとき 向心 外から見たとき ▷じゃ Ma = M(ro+x)w² − k(ro+x-1) ) =Mxw²2-kx =-(k-Mω²)x ......2 ∴. L=k-Mo² (2)で求めた条件よりLは正の定数であり,②はPがx=0(力のつり合 い位置)を中心として単振動をすることを示している。 (5) ②から単振動の周期Tは M 最大の速さは、 公式 Vmax = Aw より [ro を代入する) より速い Queeeeeeeeeeee- 0 Yo T=2nvk-M²2 2π√ とする誤りが多い。ばね振り子の周期 k が不変となるのは、ばねの力のほかに一定の力 がかかる場合のことである。 遠心力は半径と ともに変わる力である。 ばねの長さが最小となるのは, 内側の端の位置にくるときだから、端か ら端までの時間は半周期。よって, M T= √k-M₁² 振幅Aは上図より, A = n-ro よって, ばねの長さの最小値は ro-A=2ro-n # A 中心 k-Mos² A² = (n-1)√² M

1〜5の解き方を教えてください

物理プリント 13 (3) 課題6 図のように、水平な台の上に質量Mの 木片を置き、 距離 ℓ離れた台の端に取り付 けた滑車を通して、 伸び縮みしないひもで 質量mのおもりとつながっている｡ 重力 加速度の大きさをg とし ひもの質量は 無視でき、 滑車は軽くてなめらかに回転 できるものとします。 A 水平な台が摩擦のないなめらかな面の場合について答えなさい。 初め、木片を手で押さえて固定しました。 (1) ひもがおもりを引く力の大きさはいくらですか。 次の①~⑤から1つ選び、 番号で答えなさい｡ ①m ②M ③ ③3③ mg ④ Mg ⑤m Mg 次に、静かに手を離したところ、 木片は台の上を右向きに移動し始めました。 (2) 木片の加速度の大きさはいくらですか。 次の①~⑥から1つ選び、番号で 答えなさい。 D M+m M+m m 6 g -g ① g -g M m M+m (3) ひもが木片を引く力の大きさはいくらですか。 次の①~⑥から1つ選び、 番号 で答えなさい。 21 g ② m Mm M² ① Mg 2 mg ③(M+m)g ・g M+m M+m& M+m (4) 木片が台の端まで距離 ℓ 進むのにかかる時間はいくらですか。 次の ① ~ ⑤ から1つ選び、 番号で答えなさい。 mMg(1+μ) M+m 21 mg g(m + µM) M+m M ③3③ M+mg 2 (6) 3 2Ml 1mg 梢 m M 3 g ⑤ e 2(M + m)l mg B 水平な台が摩擦のあるあらい面の場合について答えなさい。 (5) 木片が移動しているときの、木片の加速度として正しいものを、次の ①~⑧の うちから1つ選びなさい｡ ここで動摩擦係数をμとします。 mMg (1-μ) M+m g(m- µM) M+m mMg(1+μ) M-m g(m+µM) M-m おもり 2(M+m)l Mg mMg (1-μ) M-m g(m-µM) M-m g

万有引力の問題です。地球の中心から距離nRの円軌道上の重力がなぜ万有引力の公式で求められるのですか？ 重力=万有引力になるのは対象の物体が地球表面または表面付近の時だけではないのですか？

2 と 238. 人工衛星人工衛星が,地球の中心を中心として, 地球の半径のn倍を軌道半径とする円軌道を一定の速さで まわっている。 地球の半径をR,地表での重力加速度の大 きさをgとして,次の各問に答えよ。 (1) この円軌道上では,重力は地表の何分の1になるか。 (2) 人工衛星の周期を求めよ。 例題33] 地球 02020V 1 R nR | 人工衛星 2

至急!!! （3）は川の流れ6.0m/sを使わなくていいのはなぜですか？

1 静水上を10m/sの速さで進むことのできる船が, 一定の川幅72m, 速6.0m/s の川を渡るために手前の岸から向こう側の岸へ向かってこぎ 出した。 図のように,川の流れの向きと船のへさきとのなす角を0とす る。 172m (1) 船のへさきを060°の向きに向けて進むとき, 船の進む速さ ” [m/s] を求めよ。 √ ² = (1 ² + (5√3)² = 121 +15 12:196 A 25=14m/s 6.05 (2) 向こう側の岸へ到着するまでの移動距離を最も短くしたい。 船のへさきを向けるべき角を 0 0 1 とするとき COSO 1 の値を求めよ。 (os (180°-0₂) 10: =0.60 2 (05(180-0₁) = -(050₁ = 0.60 cus@₁ = -060 t = 1²m 10m/s Tom's The = 1125 0763² 10582=90° 1600 513 6.0m/s √splio 112=10120 船の速度 Wik A lowls Xilin 心の速度 Mariso 6.0m/s 1380-07 (3) 向こう側の岸へ到着するまでの時間を最も短くしたい。 船のへさきを向けるべき角を0-02 とするとき cos2の 値と, 到着するまでの時間 [s] を求めよ。 12=900 com/s 1²5 72m mm

（3）は川の流れ6.0m/sを使わなくていいのはなぜですか？

1 静水上を10m/sの速さで進むことのできる船が, 一定の川幅72m, 速6.0m/s の川を渡るために手前の岸から向こう側の岸へ向かってこぎ 出した。 図のように,川の流れの向きと船のへさきとのなす角を0とす る。 172m (1) 船のへさきを060°の向きに向けて進むとき, 船の進む速さ ” [m/s] を求めよ。 √ ² = (1 ² + (5√3)² = 121 +15 12:196 A 25=14m/s 6.05 (2) 向こう側の岸へ到着するまでの移動距離を最も短くしたい。 船のへさきを向けるべき角を 0 0 1 とするとき COSO 1 の値を求めよ。 (os (180°-0₂) 10: =0.60 2 (05(180-0₁) = -(050₁ = 0.60 cus@₁ = -060 t = 1²m 10m/s Tom's The = 1125 0763² 10582=90° 1600 513 6.0m/s √splio 112=10120 船の速度 Wik A lowls Xilin 心の速度 Mariso 6.0m/s 1380-07 (3) 向こう側の岸へ到着するまでの時間を最も短くしたい。 船のへさきを向けるべき角を0-02 とするとき cos2の 値と, 到着するまでの時間 [s] を求めよ。 12=900 com/s 1²5 72m mm

式の左辺が0になるのはなぜですか?

(2) 半径rの円板から半径 TABAN 3x 12/の内接円を切り取った板。 ヒント 図のように、2つの板を組み合わせると、 x= 完全な円盤(重心)ができることを利用する。 半径が2倍 3M x=0 0 = 3m.xc+m 3mm 0 = 3√x + y² == r XG // m. I + x= 5 mix1 + m2x2 m1 + m2 th 72 20

解説お願いしたいです😭😭🙏🏻

対 は、 お 。 130° 103.糸でつながれた2つの物体 なめらかな水平面上にある質量Mの物体Aに,質量mの物体B が軽い糸でつながれ,滑車を通してつり下げられている。 物体A,Bの加速度の大きさをα,糸の張力 の大きさを T,重力加速度の大きさをgとして,次の各問に答えよ。 (1) 運動の向きを正として,物体A, B それぞれの運動方程式を立てよ。 昼A: Ma=T (2) 加速度の大きさ a, および張力の大きさ T を求めよ。 B: ma:mg-t A Mmg T: Mem ン m g 思考 答: Mtm 104. 斜面上の物体 水平となす角が30°のなめらかな斜面上において、物体に初速を与え,斜面に 沿って上向きにすべらせた。 重力加速度の大きさを9.8m/s2として,次の各問に答えよ。 (1) すべっている間の物体の加速度は,どちら向きに何m/s2 か。 3 斜面下向きに4.9m/5² にすべらせた 30°M B このとき 物体の加速度

問5について ❶W+mgv"sinθ=Pとなるのは何故か ❷mgv"sinθは何を表しているのか 以上のことを教えていただけると嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️

3 (配点33点) 図1のように,鉛直上向きで磁束密度の大きさがBの一様な磁場中に、2本のなめ らかな導体レール X, Y が間隔で平行に置かれている。 2本のレールの左側は水平で 同一水平面内にあり、途中から水平面となす角が0となるように傾斜している。 水平 部分の左端には, 抵抗値R の抵抗 R, 切り替えスイッチ S,起電力 E の電池E が接続 されている。 レール間には,長さ抵抗値 R, 質量mの金属棒PP' がレールに垂直 に設置されている。 金属棒 PP' は, レールと垂直な姿勢を保ったまま, レールから外 れることなくなめらかに動くことができる。 抵抗Rおよび金属棒 PP' 以外の電気抵抗 は無視でき,また, 電流が作る磁場の影響も無視できるものとする。 重力加速度の大き さをgとして、以下の問に答えよ。 a R b E E [OR] とも P P' R, m B レール Y CH レール X 図1 2 01 切り替えスイッチSをaにつなぎ, レールの水平部分で金属棒PP'に右向きの初速 度vo を与えたところ,やがて PP' はレールの傾斜部分に達することなく, 水平部分で 静止した。 2m1 問1 金属棒PP' の速さがとなったときを考える。このとき、金属棒PP' を P' か らPの向きに流れる電流の大きさをIとする。 (1) 金属棒PP' に生じる誘導起電力の大きさを, 4, B, v を用いて表せ。 VBl (2) 抵抗 R と金属棒 PP' からなる閉回路について, キルヒホッフの第2法則を表 す式を書け。 R, I, L, B, v を用いて表せ。 VBL = 2RI (3) 金属棒 PP' の運動方程式を書け。 ただし, PP' の加速度は右向きにαとし, m, a, Ⅰ l, B を用いて表せ。 ma = - IB l (4) 加速度αを, m, R, L, B, を用いて表せ。 _VBl VB22 a=-VBLXBlxmm 20 2R 2km 問2 金属棒PP' が動き出してから静止するまでの間に、 抵抗 R で発生したジュール 熱を求めよ。 2 /mao² 次に, 切り替えスイッチSをbに接続し, 金属棒PP' をレールの水平部分で静かに 放す。 このとき, 金属棒PP' は傾斜部分に達する前に一定の速さとなり,その後レー ルから離れることなく傾斜部分を運動するようになった。 問3 金属棒PP' の水平部分での一定の速さを求めよ｡ F 問4 傾斜部分を運動し, 金属棒PP' の速さがvとなったとき, PP' の加速度を求めよ。 ただし, 加速度は斜面に沿って下向きを正の向きとする。 問5 やがて金属棒PP' は傾斜部分で一定の速さとなる。このときの電池の供給電力 をW, 抵抗 R と 金属棒PP' での消費電力の和をPとする。 一定となった速さを、 W, P, m, g, 0を用いて表せ。 - 38-

29のBの加速度と張力の大きさを求める問題です。 自分で計算してみましたが、解答とどうしても合いませんでした。どなたか解説お願いします。

T 運動方程式の利用(定滑車のあるとき) なめらかで水平な机の面上に質量Mの物体Aを置き,これ に軽い糸をつけ、糸を軽くなめらかな滑車にかけ、糸の他端に 質量mの物体Bをつるし, A を手でおさえた。 手を静かにはな すとAもBも運動するが,このときのAの加速度の大きさと、 糸の張力の大きさを求めよ。 重力加速度の大きさをg とする。 重要例題 7 考え方 解答 A の水平方向の運動方程式 Ma=T Bの鉛直方向の運動方程式 ①②から また a AとBはつながって動くので、加速度 α は等しい。 糸と滑車は軽いので, Aにかかる張力TとBに かかる張力 T は等しい。 Aにはたらく重力と垂直抗力はつり合っている。 T= mg a=- M+m Mmg M+m ma=mg+(-T) 答 a A M T A T B m ling T B Ba ↓a mg 29 摩擦力がはたらくとき 上の重要例題7において,物体 A と机の面の間の動摩擦係数をμとする。手をはなしたらAは右へ, Bは鉛直下向きに運動した。 このときのBの加速度の大きさと、糸の張力の大きさを求めよ。重力加 速度の大きさをg とする。

地表からの高さとはどこからの高さなのですか？ 半径Rで円運動してると思ってしまいました

205 だ円軌道上の運動 地球の半径をR, 地球上 での重力加速度の大きさをgとする。 いま, 地表からの 高さ尺のところを円軌道を描いて回る質量mの人工衛 星があるとする。 (1) 人工衛星の速さを求めよ。 (2) 人工衛星の周期 To を求めよ。 軌道上の点Aで人工衛星を加速し, 速さを ひ にした +2R 6R- ところ, 図の点Aが近地点, 点Bが遠地点となるだ円軌道に移り, OB=6R, 点B での速 さは2となった。 (3) 点Aおよび点Bについて力学的エネルギー保存則を表す式を立てよ。 (4) v2 を v1 で表せ。 (5) 01 およびv2 を求めよ。 (6)このだ円軌道を回る人工衛星の周期T を求めよ。 I - I I RUS B <->208