水平方向に円運動しているので鉛直での力の釣り合いでしか求めれないのでは？と思いました。　斜面方向でもいいのですか？

mg 発展例題19 円錐容器内の運動 の内 z軸を中心軸とする頂角20の円錐状の容器がある。容器の内 側に質量mの小球があり、容器の底にある小さな穴を通して,質 量Mのおもりと糸で結ばれている。 小球は,穴から円錐の側面に 沿って距離L の位置を保ち、容器内のなめらかな斜面上を速さ vo で等速円運動しており、おもりは静止している。 糸と容器との間 に摩擦はなく,重力加速度の大きさをgとする。 小球の速さを m, M, L, 0, g を用いて表せ。 9 指針 小球とともに回転する観測者には, 距離Lが一定なので,小球は,重力,糸の張力, 垂直抗力,遠心力を受けて, 力がつりあって静止 しているように見える。 円錐の側面に沿った方向 の力のつりあいの式を立てる。 なお,静止した観 測者には,小球は重力,糸の張力,垂直抗力を受 けて,等速円運動をするように見える。 解説 小球とともに回転する観測者を基準 に考えると,小球には図のような力がはたらく。 糸の張力は, おもりが受ける力 いから, m 202 L sine -mg cose-Mg=0 (筑波大改) (1) Mg である。円運動の半径 垂直抗力 はLsin0 なので,遠心力 の大きさはmv²/ (Lsine) となる。 円錐の側面に沿っ た方向の力のつりあいから, Mg sine 10 Vo=. 発展問題211, 20 L (M+m cos0) g m COLLINEN ZA 0 my m. OM Vo L sine 2 m mg mg cost V₁ L sin 2 ヒ 211 212

！！！至急お願いします！！！ 青く囲んであるところで、なぜこれになるのか分かりません。 解説をお願いします🙏

32 鉛直面内の円運動 図の半径r[m]のなめらかな半円筒の内面の最下点Aに |向かって,質量m[kg] の小球を水平方向に速さvo [m/s] ですべらせた。 重力加速度の大きさを g[m/s2] とする。 (1) 小球が図の点Bを通るときの速さvB[m/s] と,面 (2) 小球は図の点Cで面から離れたとする。 cos do を vo, から受ける垂直抗力の大きさ NB [N] を求めよ。 g,r で表せ。 (3) 小球が半円筒の最高点 D を通過するためには, 0 がある大きさ Umin以上である必要がある。 Umin [m/s] を求めよ。 慣性力 解 (1) 点Aを含む水平面を重 力による位置エネルギー の基準水平面とすると, 点Aと点B間での力学 的エネルギー保存則より 1 mv ² = 1/2mvB² 2/2/m + mgr (1 + cost) よって UB NB 002 r mgcoso 2 VB m - NB - mg cos 0 = 0 r ① ② 式より NB =m 0 mg m 2 UB r iD 100 A rcosgo mg (2 + 3 cos 0) [N] UB=√v02-2gr(1 + cos0) [m/s] る ・・・・・・① 小球とともに回転する立場で考えると,点 B で小球には重力,垂 直抗力,慣性力がはたらく。半円筒の中心方向にはたらく力のつり あいより A AB ・② (2) ・③

黄色の囲まれたやつはどうやってここにθって分かるんですか？

U'=√g'h=√(g+α)h+ 39 (1) 力を図示すると、 右のようになる。 力のつり合いより ① 鉛直方向 Tcos 0 + Nsin0 = mg ...1 水平方向 ・・・ Tsin0 = Ncost+mrw' ... ② 半径r=lsin0 であり, ①,②を連立方程式と して解くと (sin A + cos' 0 = 1 を用いる) T=mg cos0+1w’sin²0 ) N=m(g-lω° cos 0) sin 0 0 1 T 力が増えても 考え方は同じ 0 遠心力 mrw² mg

これの（3）を教えて頂けませんか🙏 2枚目の写真が答えなのですが、解説を読んでもよくわかりません、、、

6 [2014 東京大] 【35分】 図1に示すように、水平から角度を なすなめらかな斜面の下端に, ばね定数 んのばねの一端が固定されている。斜面 は点Aで水平面と交わっており, ばねの 他端は自然の長さのとき点Aの位置にあ るものとする。 図2に示すように,質量 mの小球をばねに押しつけ, 斜面にそっ て距離xだけばねを縮めてから静かに手 をはなす。 その後の小球の運動について, 次の問いに答えよ。 ただし, 重力加速度 の大きさをgとする。 また, 小球の大き さとばねの質量は無視してよい。 (1) x=x のとき, 手をはなしても小球 は静止したままであった。 このときの x を求めよ。 (2) 手をはなしたのち, 小球が斜面から 飛び出し水平面に投げ出されるための の条件を, k, m, g, 0 を用いて表せ。 「ひゃん。 (3) x=3x) のとき, 小球が動きだしてから点Aに達するまでの時間を求めよ。 次に,(2) の条件が成立し小球が投げ出された後の運動を考える。 小球は点Aから速さ で投げ出されたのち, 水平距離s だけ離れたところに落下する。 点Aでの速さが一定 の場合は,0=45°のとき落下までの水平距離が最大になることが知られているが,今回 の場合は,0によって”が変わるため, s が最大となる条件は異なる可能性がある。 次の 問いに答えよ。 なお,必要であれば、表1の三角関数表を計算に利用してよい。 S 表 1 (4) vをx,k, m, g, 0 を用いて表し、 xが一定 のとき, sが最大となる 0は45°より大きいか小 さいか答えよ。 (5) s をx,k, m, g, 0 を用いて表せ。 0 sin 0 cos o 0 sin 0 cos o x m A 図1 A 図2 35° 10° 15° 20° 25° 30° 40° 0.17 0.26 0.34 0.42 0.50 0.57 0.64 0.71 0.98 0.97 0.94 0.91 0.87 0.82 0.77 0.71 45° 50° 0.77 0.64 20.57 20.50 0.42 0.34 55° 60° 65° 70° 75° 80° 0.82 20.87 0.91 20.94 20.97 0.98 0.26 0.17 2mg のとき,表 (6) x=- k に示した角度の中から, sが最も大きくなる 0 を選んで答えよ。 (7) x を大きくしていくと, s が最大となる 0 は何度に近づくか。 表に示した角度の中 から選んで答えよ。

物理基礎です。写真の問題全てわかりません。よかったら詳しく教えてください。

仕事について次の問いに答えよ。 (1)物体に大きさFの力を加え, F と同じ向きに距離sだけ動かした。 このとき, 力がした仕 事W を求めよ。 (2) 右図のように, 物体が大きさ F の力を受けて,力と角0 をなす向きに距離sだけ移動したとき, 力が物体にした仕 事W を求めよ。 Fsin0 F 粗い水平面上の物体を, 水平方向に大きさ F の力で押し, 一定の速度で運動させた。 このとき, 物体は、時間tの間 に,力の向きに距離xだけ移動した。 次の各問に答えよ。 (6) この間に物体を押す力がした仕事 W を, F,xを用いて表せ。 (7) 物体を押す力の仕事率P を, F, u を用いて表せ。 Fukuuuu Fcost (3) 道具を使って仕事をすると, 力を小さくすることができるが, その分だけ移動距離が大き くなり、仕事の量は道具を使わないときと変わらない。 この原理のことを何というか。 (4) ある力がt秒間に Wの仕事をするとき, この力の仕事率Pを求めよ。 (5) ア~エの場合の仕事は,正, 負, 0 のいずれであるか答えよ。 ア. 走っていた電車が停車したときに, 摩擦力がした仕事 イ. 水平に走行している電車にはたらく重力がした仕事 ウ. 物体を水平右向きに動かすときに, 物体に対して水平右向きに加えた力がした仕事 エ.荷物を静かに下したときに, 荷物をもつ力がした仕事 時刻 0 Fsin F 3.0m 130° 時刻 t 50 Fcost 図のように, 水平となす角が30°のなめらかな斜面 AC に沿 って,質量 10kgの物体をゆっくりと 3.0m 引き上げた。重力加 速度の大きさを9.8m/s2として,次の各問に答えよ。 (8) 物体を引き上げるのに必要な力の大きさFは何Nか。 (9) 物体を引き上げる力がした仕事は何Jか。 (10) 物体を引き上げるのに 7.0 秒かかったとする。 この力F の仕 事率は何Wか。 (11) この物体は何m/sで動いたか。 (12) 斜面を使わずに, 物体をBからCまで鉛直上向きにゆっくりともち上げるときの仕事は 何か E F

(4)について質問です。 ベクトル図で考え、tanθ＝R(ωC-1/(ωL))と逆にして書いたのですが、これは正解なのでしょうか？ ωCV_0とV_0/ωLの大小が分からないので正解だろうと予想しましたが、 不安だったので質問しました。

138. 〈RLC 並列回路〉 10) 図のような, 交流電源, コイル, コンデンサー, 抵抗からなる 回路について考える。 交流電源の交流電圧の最大値を Vo〔V〕, 角 周波数をw [rad/s〕, コンデンサーの電気容量をC[F], コイルの 自己インダクタンスをL [H], 抵抗をR [Ω], 円周率をとする。 電流は図の矢印の向きを正とする。 また時刻 t〔s〕において交流 電源の電圧 V〔V〕はV=Vosinwt, 交流電源から流れる電流は I〔A〕であるとする。コイル, コンデンサー,抵抗に流れる電流 をそれぞれ IL 〔A〕, Ic〔A〕, IR〔A〕 とし, その最大値をそれぞれ ILo〔A〕, Ico〔A〕, Iko〔A〕 とす る。十分な時間が経過しているとして,次の問いに答えよ。 (1) 電流の最大値 Ito, Ico, Iro をそれぞれ Vo, w, C, L, R の中から必要なものを用いて表せ。 (2) 時刻 t において, 流れる電流I, Ic, In をそれぞれ Ito, Ico, IRo, w, tの中から必要なも のを用いて表せ。 (3) 電流 I を I, Ic. IR を用いて表せ。 (4) 0 [rad〕を電圧(Vの位相に対する電流の位相の遅れとして, I を Vo, w, C, L, R, t, Qを用いて表せ。また, tanθ を w, C, L, R を用いて表せ。 次の三角関数の公式を用いて もよい。 asinx-bcosx=√a²+busin (x-9), cos0= a √a² +6² [ 10 大阪教育大 〕 9 IL VIC L C b √a² + b² sing= VIR (5) 図の回路のうち, コイル, コンデンサー, 抵抗からなる並列回路のインピーダンス Z〔K〕 をw, C, L, R を用いて表せ。 (6) (5)のインピーダンスZが最大となるような角周波数 wo [rad/s] を求めよ。 [20 福井大

質問です。 もし物体が鉛直上向きに動いていたら、W=Fxsinθになると思うのですが、この考え方は大丈夫でしょうか? 教えて下さい〜!! 宜しくお願いします。

力の向きと移動の向きが異なる場合 図図のように、水平面上に置かれた物 体に、水平と角をなす向きに大きさF の力を加えて、距離s だけ移動させたと する。このとき、物体が移動する方向の 力の成分 Fcose だけが仕事をするので、 仕事W は, Fcost と移動距離sの積で 表され, W=Fcosexs = Fscosとなる。 仕事 -Plus W=Fscose ... (2) Fsino Fros 図2 力の向きと移動の向きが異なる場合 物体は水平方向に移動するので、鉛直方 向の力の成分 Fsinは仕事をしない。 20 W〔J〕･･･仕事, F〔N〕 ･･・ 力の大きさ, s〔m〕…. 移動距離 8… 力の向きと移動の向きとのなす角

（2）の線が引いてあるところはW＝FxのFにあたると思うのですが、なぜcosなのか教えていただけないでしょうか私がやるとsinになってしまいます💦

32 100 粗い斜面を滑り降りる物体 傾斜角0の粗い斜 面上の点Aから,質量mの物体を斜面下向きに初速 度で滑らせた。 物体は点Aから鉛直下方に距離ん の点Bをある速さで通過した。重力加速度の大きさを gとし,物体と面の間の動摩擦係数をμ' とする。 B (1) AB間を滑り降りる間に重力がした仕事を求めよ。 (2) AB間を滑り降りる間に物体にはたらく動摩擦力がした仕事を求めよ。 (3) 点Bでの物体の速さを求めよ。 解説を見る (2) 右図のように, h AB= sin 動摩擦力がした仕事を Wμ とすると, Ww=μ'mgcose・ imgh tan 0 h sin 0 A 動摩擦力」 μ'mgcose macosA h sin0 B N=mgcost mgsino 運動エネルギーの変化 物体にはたらく力の合力がする仕 事の和に等しくなる。 力学的エネルギーの変化 保存力以外の外力のする仕事に等 しくなる。 〈注意〉電力や弾性力については m Vo 7 書込開始

4の問題でこのようにしてはいけない理由をお願いします🙇‍♀️

2 /図のように, 半径の細い円形リングが鉛直面内にある。 その頂点を A. 最下 点をBとする。 このリングに, 小さな穴の開いた質量mの小球Pを通し, リン グに沿って運動できるようにした。 リングの中心を0とし.鉛直下方から測っ たPの角度を0とする。 重力加速度の大きさをgとして,以下の問いに答えな さい。ただし,小球Pとリングの間の摩擦は無視できるものとする。 また、必 要があれば三角関数に関する次の公式および近似式を用いてよい。 なお, 角度は ラジアンを単位として表す。 sin (a + β) = sin a cos β + cos a sin B cos (a + β) = cos a cos β - sin a sin β lal < 1 のとき, sin α = α, cosa ≒ 1 A O B 図 はじめ、リングは固定されていた。 リング mg. mrw² = mg case, ing gcasOr W mrw² = [ar] W √ geaso, r 問1 リングの接線方向の小球Pの加速度をaとし, 8が増加する向きを加速 度の正の向きとする。 リングの接線方向の小球Pの運動方程式を, m,g, を,g,r, 0, のうち必要な記号を用いて表しなさい。 次に,リングを一定の角速度」 で軸AB のまわりに回転させた。 小球Pの位 置を調節したところ,ある角度=0(0<0, 1)を保った。 問5 小球Pがもつ力学的エネルギーをm,g,r, 0, のうち必要な記号を用

(3)の式って①を両辺sinθで割って、その後両辺cosθ掛けて求めるって考え方で合ってますか？

て 力 F R Le 13 周期を求める。 解説 (1) おもりにはたらく力は右図の通り。 (2) 等速円運動の半径は, Isin0 であり, 張力の水平成分が向心力になる ので,運動方程式は, m・lsino・ω°= Ssin0 力の作図をすることから向心力を明らかにし、運動方程式に代入して,角速度や mwlsin0 = Ssino….. ① 鉛直方向については, 張力の鉛直成分と重力がつり合っているので, Scost=mg...② (3) ①. ② 式より, 1142 mw²1 cos 0 = mg よって,角速度は, w= g Nicose これより 周期Tは, l cos 0 g 2π T == W = 2π 0 張力 SL Isine 重力 Ssine Scos mg おもりとともに動く観測者の立場においては,慣性力 (遠心力) と張力の水平成分とのつり合いと して ・Usin A・ω°= SsinQの式を立てる。