(2)の解説の赤線部分がわかりません。1/2kd2乗になる理由を教えてください。

例題 6 重力と弾性力が関係する運動 (鉛直ばね振り子) じょうたん ばね定数の軽いばねの上端を固定し、下端に質量mの小球を取り 付け、自然長の位置 0で静かにはなす。 重力加速度の大きさをと する。 (1) 小球にはたらく力がつり合う位置をAとする。 Aでのばねの伸 びdを求めよ。 (2)小球が位置 Aを通過するときの速さ”を求めよ。 m (3) 自然長からのばねの伸びの最大値xを求めよ。 【解説】･･ (1) 位置 A で小球にはたらく重力mgと弾性力kdがつり合うので, kd = mg よって, d= mg k m 1k A (2) 位置 O または位置 A を位置エネルギーの基準としたとき,位置Aと位置 0の力学的 エネルギーはそれぞれ下図のようになる。 位置 Aと位置 0での力学的エネルギーは保存 されるので, 〈位置 0 を基準〉 〈位置 A を基準〉 0+0+0=1/1 -mv² +(-mgd) + kd² 0+ mgd +0 = 1½ mv²+0+1+kd² 2 位置 0 Ko=0 Uo = 0+0 位置 A 11/mv² KA=1/2 Us = -mgd+1/23kd2 m l l l l l l l l l l l l l l 位置 0 k k V Ko=0 Uo = mgd+0 l l l l l l l l l l l l l l l m -基準 位置 A KA = 1 ½ mv² m ・A UA=0+ kd² どちらの場合も”について解き,(1)の結果を代入すると, v = 2gd- kd² = m -d2 g k m k 基準 V

(2)が何回やっても計算ミスで答えが合いません。 確認お願いします！！

B h I l l l l l l l l m l l l l l l l l l + 自然の長さ a 類題19(改) (鉛直ばね振り子) 図のように, ばね定数k [N/m〕 のばねの上端を固定し, 下端に質量m[kg] このおもりを取りつけると, ばねは伸びておもりは静止した。 この点をAとする。 重力加速度の大きさをg 〔m/s'〕 とし, ばねは鉛直方向にのみ運動するとする。 この後、ばねが自然の長さになる所までおもりを持ち上げ, 静かにはなした。 (1)点Aでのばねの伸びa〔m〕をmg,kで表せ。 (2)おもりが点Aを通過するときの速さv[m/s]を m,g, k で表せ。 (3) ばねの伸びの位置を通過するときのおもりの速さ” [m/s] を m, g,k で表せ。 (4) おもりが最下点に達するときのばねの伸びx 〔m〕をaで表せ。 基準 (1) mg =ka つけあい mg as k (2)力エネ保(自然長

一枚目は(1)、2枚目、3枚目は(2)となっていて、3枚目の写真のワ、図4についての質問です。まず、ワについてで、この部分の答えがQ－q1を含むのですが、ここに絶対値をつける必要はないのでしょうか？(回答は、載せきれなかったので、次の投稿に載せてあります、ご確認いただけると... 続きを読む

物理問題 I 次の文章を読んで. には適した式または値を,{ }からは適切なも のを選び、それぞれの解答欄に記入せよ。 なお, は,すでに 与えられたもの, または { }で選択したものと同じものを表す。 また、 問1で は、指示にしたがって解答を解答欄に記入せよ。 で (1) 図1のように, 細長い直方体 (奥行き w, 高さd) の導体を考える。 導体中には 電気量 q(q > 0) の自由電子が数密度(単位体積あたりの個数)で存在してい るとする。 直方体の面を図1のように, A(左面), D (前面), G (上面), J (背 面), K(下面), H (右面) とする。 また、 図1の右上に示すように, x, y, z軸を 直方体の辺と平行になるように選ぶ。 なお, 重力と地磁気の影響は無視する。 A B 次に、磁束密度の大きさBの磁界を軸の正の向きに加える。 以下, 八, へ、ト, チリの解答にはw,d, q, n, v1, B のうち必要なものを使って答え よ。 ハ ハ がつ 磁界により電子は大きさ のローレンツ力をx軸の正. x軸の 負,y軸の正、y軸の負,軸の正, z軸の負) の向きに受ける。 電子はローレン ツカによって面{木: A, D, G, J, K, H} に集まり, この面は負に, 向かい合 う面は正に帯電する。 この帯電により生じる強さE2の電界により, 電子は の方向と逆向きに力を受ける。 この力とローレンツカ り合うと電子は直進するようになり,帯電はこれ以上進まなくなる。このつり合 いの条件から, E2= < が得られる。 導体の奥行きはw, 高さはdなの ト で、面 ホと向かい合う面の間に生じる電圧はU= と表せ る。 一方, 電子が一定の速さで進むとすると, 導体を流れる電流の大きさ 12. I = チ と表せる。 nU × の関係が得られるので, nが既知であると I 以上より,. B= リ きに電圧と電流I を測定すれば、磁束密度の大きさBを求めることができ る。 電流 d 電池 図 1 K 導体の両端に電池をつなぎ, 面Aと面Hの間に電圧をかける。 このとき生じ る強さE」 の電界により電子はx軸の正の向きに大きさ イ の電気力を受 けて進む一方, 電子の速さ”に比例した抵抗力 (比例係数k) を受ける。 そのた め、電子が受ける力は F = イ - kv と表せる。 その後、 電気力と抵抗力がつり合い、電子の速度が一定になった。 そ のときの速さは = である。 <-5- ◆M10 (840-96) この問題は,次のページに続いている。 - 6- OM10 (840-977

1つ前の質問の載せきれなかった分です。前の質問を見ていただけると幸いですm(_ _)m

mui + MTI = (m +M) To 2 - a 1 m²²² + 1 / MT₁² = ± (m + m) To² + mgh - ② ①から 21 = (m+M) To- MT M これて②に代入して m (mtm) To - MTI M )+/ma = 1½ (m+m) to² + mgh 2 Ti 2 2 m) + m² 2 (m + m) To² + m² V₁ ² - 2 m To Film+m 2m - (m+m) To² + mgh. Th] 20 x (2m) 2 (m+M) * To " + m² Vi² - 2mV. Vi (m+m) + mM T₁² > m(m+ m) To² + 2m³gh 9h

この問題の2枚目の(2)のキ、クについての質問で、解答の連立方程式を解く部分がかなり大変だったのですが、これは本番だったら飛ばしてよいのでしょうか？それとも、私の解き方以外に何かあるのでしょうか？計算過程は載せきれなかったので、次の投稿を見ていただけると幸いです。よろしくお... 続きを読む

床 図1に示すように、傾斜角 0 の斜面とそれになだらかに続く水平面をもつ質量 の台Qが,水平な床の上におかれている。 台 Q と床の間には摩擦はない。台Qの水 平面の右端には,ばね定数 kのばねが水平にとりつけられている。 ばねの質量は十分 小さくて無視できるものとする。 このとき,以下の(1)~(4)の状態を考える。 運動はすべて同一鉛直面内 (すなわち、 図1の紙面内)で起こるものとする。 速度 よび加速度は床に対するものと定義し、 水平方向の運動については右向きを正にと る。また,重力加速度の大きさをg とする。 h 球P m 0 vg +00000000 一定の力 台 Q 図1 M (1) 床に対して静止している台 Qの斜面部分の水平面から高さんの位置に、大き さが無視できる質量mの球(質点)Pを静かに載せると同時に、台Qを糸で一定 この大きさの力で水平に引っ張り始めた。 このとき, 台 Q と球Pは床に対して移 動しつつ, 球Pは水平面から高さんのところにとどまった。 球P と台 Q の間に は摩擦はないものとする。 球Pには重力と台 Qからの抗力が作用しており、こ 米

物理　剛体のつり合い 赤で囲ったところ③の式がよくわかりません、、 わかる方くわしく教えてほしいです よろしくお願いしますm(_ _)m

M₁= ため よう 図4のつりあい Me 第1編力と運動 重さ 6.0N の一様な棒AB がある。 棒の両端に それぞれ軽い糸を結び、 糸の他端を鉛直な壁の 1点Cにそれぞれ結びつけて棒が水平になるよ うにつるす。このとき,A,Cを結ぶ糸は鉛直で、 B、Cを結ぶ糸は水平方向と30°の角をなして A LC h 30° B つりあっている。 棒と壁の間の摩擦は無視でき、棒にはたらく重力は、す べて棒の中点に加わるものとする。 (1) B, C を結ぶ糸が棒を引く力の大きさ TB〔N〕を求めよ。 (2) A, C を結ぶ糸が棒を引く力の大きさ TA[N] を求めよ。 (3) Aにおいて, 壁から棒にはたらく力の大きさ NA [N] を求めよ。 指針 点Aのまわりの力のモーメントの和が0となることを用 いる。 解 棒 AB の長さを21〔m〕 とする。 Tasin 30° TB TA 棒 AB にはたらく力は図のようになる。 NAO 30° 並進運動し始めない条件より A "Tacos 30B NA-TBCOS 30° = 0 T + TBsin 30°- 6.0 = 0 6.0N 回転運動し始めない条件より,点Aのまわり の力のモーメントを考えて TBsin 30°× 21- 6.0 ×1 = 0 (1) ③式より TB = 6.0N 点Bのまわりの 力のモーメント を考えてもよい。 (2) ②式より TA = 6.0TBsin 30°= 3.0N (3) ①式より NA=TBCOS30°=6.0x - V3 ≒ 5.2N

(2)番です。自分で解いた答えは右側です。回答では－がつかないのですが、何回解いても－になってしまいます。

[類題36 質量m[kg] の人工衛星が,地球を中心として半径 [m]の円軌道を回って いる。地球の質量を M[kg], 万有引力定数を G[N・m²/kg?]とし,無限遠 を万有引力による位置エネルギーの基準点とする。 (1) 人工衛星がもつ運動エネルギー K[J] と, 万有引力による位置エネル [ギーU [J] を求めよ。 (2)軌道上で人工衛星にエネルギーを与えて瞬間的に加速させ, 地球から 無限の遠方へ飛ばすことを考える。 このとき, 人工衛星に与えるべき 最小のエネルギーE [J] を求めよ。 ヒント 人工衛星を無限の遠方に飛ばすためには, 無限遠で速さが0以上であればよい。

(4)教えてほしいです！！ お願いします🙇‍♀️

第5章 56. 仕事の原理 水平面と 30°の角をなすなめらかな斜面にそって質量 20kg の物体をゆっくり引き上げる。重力加速度の大きさを 9.8m/s とする。 (1)引き上げるために必要な力F [N] を求めよ。 (2) 斜面にそって 10m 引き上げるのに必要な仕事 W[J] を求めよ。 W' [J] を求めよ。 (3)この物体を同じ高さまで斜面を利用せず,鉛直上方に引き上げるのに必要な仕事 20kg 効 130° 196N (4) 斜面と物体との間に摩擦があり、動摩擦力が22Nであった。 斜面にそって10m引き上げるのに必要な仕事 W" [J] を求めよ。 20 9.8 160 180 196,0 98 27196 F:196=1:2 F=98 98×10=980 (1) 98N (2) 980J (3) 980) 例題 22

式変形をどうやったらこうなるのか教えてほしいです

k 2mg m k m -(1-1)}= k (1-1₁) sin 00 + (1-1) - sin 0 mg oof m²gamia k² 040 sin 20, + (1-1) 2} 犬の

2枚目の写真に書いてある問題についてなのですが、解答は相対速度を使って何をしているのかよくわからないです。教えてください。

56 力学 18 18 保存則 57 滑らかで水平な床に,質量 Mの箱が置かれ、中央の位置 で質量mの小球Pが長さの 糸でつり下げられている。 重 力加速度をg とする。 P m M A I図の静止状態で, Pだけに水平右向きに初速vo を与える。 (IPが最高点に達したときの箱の速さを求めよ。ただし,Pは箱 には衝突しないものとする。 (2)そのとき糸が鉛直方向となす角を0 として, cos O を求めよ。 II. 糸が鉛直方向と角をなす位置AまでPを移し, 全体が静止した 状態でPを静かに放す。 SPが最下点に達したときのPと箱の速さをそれぞれ求めよ。 (2)摩擦がないので、力学的エネルギー保存則が成り立つ。P は I-lcos bo だけ高い位置にきたから 1/12mus²=1/23mv+1/2M+mg(1-lcos 0。) (1)のv1 を代入して cos を求めると Mv2 難しいこと考えないでこれで+Migl (3)運動量保存則より,水平方向の全運動量 0なので、Pが左へ動けば箱は右へ動く。 最下点での速さをv, Vとすると ......① mv = MV 力学的エネルギー保存則より mg(1-1cos9)=1/23 2 P そのとき、箱ははじめの位置からどれだけ動いているか。 (東工大+京都大 ) ①②より v= V 5mv2 + 1/12 MV2 /2Mgl (1-cos 0) m+M V = m√ (4) 水平方向には全体の重心Gは動かない。 箱の 重心をMとする。 2つの質点の重心は,質点間 質量の逆比で内分する点である。 初めのMと Pの水平方向の距離 sin0 に着目すれば, 箱 2gl(1-cos 0) M(m + M) I sin A 糸 MW iM Level (1)~(3)(4)★★ Point & Hint (1)~(3) 最高点の扱い方や保存則の適用など, 前問17と同様。 (4) 運動量が保存されるとき、重心の速度は一定となる (エッセンス (上) p66 ここでは、はじめ静止しているので、重心の位置は水平方向には動 かないことになる。 運動量保存則から両者の移動距離の比が一定になること に注目してもよい。 LECTURE (1)Pが最高点に達したとき,Pと箱の速度 U は等しくなっている。 水平方向には外力 がなく、運動量保存則が成り立つので mv=mvi+Mv1 ..ひ= m m+MU 止まった V₁ V₁ P A が動いた距離 Dは m D= lsin 0 MP m+M 別解 初めのMの位置を原点として水平右向き にx軸をとり、重心の公式を用いて解いてもよ い。 重心の座標はDだから 糸 M OP D= mlsin0+M× 0 m+M 別解 ①より V=Mつまり,両者の速さの 比は常に一定。そこで,動いた距離の比も同 じく, //= M となるはず。 D m 一方, 図より line = D+d これら2式よりDを求めることもできる。