円運動についてです。 方針の欄に、非慣性系で考えると力が釣り合っているように見える、とありますが慣性系で考えても力は釣り合っていますか？ また、こういった問題において慣性系で考えるか非慣性系で考えるか判断するコツなどありますでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

発展例題19 円錐容器内の運動 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ひ 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。 小球の速さひ を. m, M, L, 0,g を用いて表せ。 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。 (筑波大) 発展問題 218 223 ZA L 0 Vo m M 002 m -sin0 L sine Mg である。 円運動の半径 垂直抗力 はLsind なので,遠心力 の大きさはmv^2/(Line) となる。円錐の側面に沿っ た方向の力のつりあいから, Mg 002 m Lsine sine 002 0 m L sine mg mg coso ・mg cos0-Mg=0 (M+mcos0)g 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,おもりが受ける力のつりあいから, Vo= √ L m

みかけの重力ってなんですか？ (4)です

40 図のように軸が鉛直で半頂角の円す いのなめらかな内面にそって,質量m 〔kg〕 の小球が高さん 〔m〕 の位置で等速円 0 h 運動をしている。 重力加速度の大きさを g〔m/s2〕 とする。 (1) 小球の速さ [m/s] を0.mhgのうち必要なものを用いて表 せ。 (2) 小球が円すい面から受ける垂直抗力の大きさN 〔N〕 をm, 0.g を用いて表せ。 (3)円運動の周期 T〔s] を 0, hg を用いて表せ。 (4) 円すい面が一定の大きさの加速度α [m/s'] で上昇しているとき, 同じ高さん〔m〕で等速円運動をさせるためには,円すい面に対する 小球の速さv' [m/s] をいくらにすればよいか。 h, g, α を用いて表 せ。 (九州大 + 信州大+センター試験)

物理　分散の範囲です。 全体の流れは理解できるのですが、角COHがなぜα／2になるかがわかりません。（右ページ四行目） 教えてくれたら幸いです🙇‍♂️🙇‍♂️

Solution 23-1 フレネルの複プリズム 類題 設問 (1) で示した, 頂角がαの薄いプリズムでの偏角βが入射方向に依存しないとした三角プリズムを仮想すれば,スネ されたい。 解説の参照においても,あくまで方針のみを参考にし, 考察し、 自分で レンズの光学特性の説明にも用いることができる. 例題形式で作問したので奮ルの法則の観点からレンズでの屈折光と 動かすこと. 読んでいるだけでは何も自分のものにならない. 問題: Invitation Card23-1 類題 レンズの光学特性の導出 |等しくなる. このプリズムの頂角をαと すれば,∠COH = 1/2なので,直角三角 2 形COHに注目し, α h 図のように極めて薄い凸レンズによって作られる, 点Aの像Bについて考える sin == R レンズの曲率円 R C D 2点は光軸上にあり, 凸レンズからの距離をそれぞれa, b とする.特にAからレンズが薄ければ、この仮想三角プリズ じ,光軸から高さんのレンズ上の点Cで入射し,点Dで出射してBに至る光路に 注目する. レンズは極めて薄いためCD間の高度変化は無視できるものとして い。レンズの屈折率をn,曲率半径をとし,んはa,b,およびRに比べて 分小さい. 小さい角度zについては, sinz tanzzを用いてよい . ムも薄いので頂角αは極めて小さいので, H a h AF 2 R α= 2h R 仮想プリズム 図 1 凸レンズ 2 このプリズムの振れ角 β = (n-1)αに等しいレンズの振れ角は, 光経路 CAD h A B A→C→D→Bにおいて幾何的にも定まることから,βa, b, んで表し, レ ンズ公式の表式を得る. -光軸 b 点CおよびDでの屈折を薄い三角プリズムでの屈折に対応させることにより、 レンズ公式 : 1 11 +-= a b f 図2のように, ∠CAB=0, ∠DBA = と おく。 レンズは極めて薄いとあるから, AC 水 平距離はα, BD 水平距離はもとしてしまって 良いだろう(厳密にはレンズ中心からの距離). h h このとき, tan= E C B TD h ↓ a b→ + tan = に対応する式を見出し, このレンズの焦点距離の値を導け. =1/5であり、ん 2 a h に比べ極めて小さいことから,とは微小角なので, 近似的に, 0, h ・ミ a b 方針1 レンズ上の点CおよびDでの2度の屈折が三角プリズムでの屈折と見なせるよ うに仮想三角プリズムを作図し, その頂角αを幾何条件からレンズの曲率半径R と入射高度んで表す. と書ける.図2のように, 線分ACとBDを延長した交点をEとすれば、 三角形AEBの 角Eの外角がレンズの振れ角βであるため、 h = +- a h b =(n-1) 27 2h 1 1 2(n-1) + R ゆえにこのレンズの焦点距離は,f= R であることがわかる. a b R 2(n-1) 図1のように,レンズ左球面の曲率中心をO,点Cから光軸に下ろした垂線の足を とする.CおよびDにおいて接線(厳密には球面との接面)を引き、それらの交点を頂 1 1 2(n-1) R レンズ公式に対応する式:-+ = a b R 焦点距離 f= 2(n-1) 7

セの問題の答えが√ghとなっているのですが、自分で計算するとtanθ√ghとなったので、解説お願いします。 もしかしたら、先生の答えが間違っている可能性もあったりしますか？

(5) 図のように、 半頂角 [rad] の円すいを、頂点を下にして軸を鉛直にして立てる。 質量m [kg]の小球がこの円すいの なめらかな内面に沿って頂点から高さ [m]の位置で等速円運動をするとき、 円運動の半径は ( ス [m]、小球 の速さは セ [m/s] である。

問2の途中式の右辺がマイナスになる理由がわかりません よろしくおねがいします

[別解] 全体の力学的エネルギーの変化は,非保存 力 (動摩擦力) がする仕事に等しいことを用いて解 くこともできる。x=hでの速さを”として Mu2+1/21mo-mgh=-f'h=-μ'Mgh 1/12M+1/2 2gh(m-'M) ゆえに = m+M

これの緑で丸つけたところは何を意味していますか？

(解答番号 A 図1のように、半頂角0の円錐面を頂点0を下にし,中心軸を鉛直線に一致させて固定 動をしている。 頂点Oからその軌道面までの高さをんとし, 重力加速度の大きさを」と する。質量mの小球Pが,この円錐のなめらかな内面に沿って,水平な面内で等速円運 する。 おいちょくこうりょく N P h 0 d 図 1 問1 等速円運動の周期Tを表した式として正しいものを,次の①~⑥のうちから一つ選 べ。 T= 1 <Nsind=mg r = htang {mix - Noos h ① π g (htano) V= và Ngh Te 2xhtand Ngh 3=20 h ②πtan (3) g π tang h

重力の分解がこうなる理由がわかりません。 sinとcosが逆じゃないかと思ってしまいました。 教えてください、、！

0 2 mgsin 0 N 2 F mg mgcos O 2

問3で私の答えが5番になったのですが答えは2で、どこが違ってきているか分かりません。

- Cosy) 9 0 分 直後での運動量保 **第18問 次の文章を読み、下の問い (問1~3)に答えよ。 (配点 12 【10分 図1のように水平な床の上に半頂角0の円錐をその軸が鉛直になるように固定 した。円錐の頂点から質量mの小球が長さの軽い糸でつるされており、円錐 と接しながら角速度で等速円運動をしている。 糸は伸び縮みせず。円錐面はなめ らかである。ただし、重力加速度の大きさをgとする。 とする 0 問 等速円運動の周期はいくらか。 正しいものを、次の①~⑥のうちから一 つ選べ。 T= 1 会 20 mgsin+lucos²8) O' m (gcose + lu'sin¹0) 2x W w² (r-mlsing) = gross and rw²³-mew singsing cos 問2 小球が糸から受ける張力の大きさSはいくらか。 正しいものを次の①~8 のうちから一つ選べ。 S 2 17 W 2x 2 m (gsinf-lo cos³0) mr W=gsind cost + me ursing 4mgcost-la'sin³0) mairt (gos + sin() W² = [sing wire w f =mrw² (0) (050)-1) b = 2,415 M Tsint F Tco₂0 mg J 20 I (groso + lu² sino) cost = g U₁² 11 groso sino 問3 をいろいろ変えて小球を等速円運動させるとき、小球にはたらく垂直抗力 の大きさは図2のように変化した｡ 図2のc)はいくらか。 正しいものを､下 の①⑤のうちから一つ選べ。 03 m = mg sing w²=lgsing 〒53 0 mr 4 masin mg (050+ lw²siño) = [ 9 V Isin __w² T mut sing gcos T mg sine + N mg coso 2 QF mg 1030 Im CO₂O mg Burg mycose + ml wsing T T my co me sinfu = ((stein² ou ² ) 9 Icos my cosp 図2 Ex mg = m + cos w² g r como e COD w² mgsing N mesingumasing macoso I + me sinow sint ex=lsing gsin 1 Tsing BSAJN + == T-mg cose my 00 Aug Tcose + Nsin0 = mg) Ttanf Too 30 My he ca = 3 mrw² mg _ru tand: g w² wid. ₂N

(1)は斜面方向と斜面に垂直な方向で力のつりあいを考えたのですが、なぜこの方向だとダメなのでしょうか。この向きに運動していないので力つり合うと考えてしまいます

wwwwwwwww 別解 遠心力を用いないで解く場合には,まずNを 水平と鉛直方向に分解しておくとよい。 鉛直方向には球 は動かないから力のつり合いが成り立ち Nsin0 = mg 11' 水平面内では, N cose を向心力として円運動をするか ら運動方程式は =Ncoso (2) ①',②'は①,②と同値の式となる(以下の解法は同 じ)。 ...... 0 a= N 10 02 r --- mg

等速円運動です。 (１)の問題はなぜN= mgsinθでは だめなのでしょうか。 どなたか教えてくださいお願いします🙏🙏

204 円錐面内での等速円運動 図のように、内面がなめらかな円錐形容器が,中心軸が鉛直方向 と一致するように,頂点を下にして固定されている。 頂点を原点と し、鉛直上向きにz軸をとる。 z軸と側面とのなす角(半頂角)は0で ある。円錐形容器の内側の面上にあるz=mの点Aから,面に沿っ て水平方向に,質量mの小球を速さで打ち出したところ、小球は 一定の高さを保ったまま等速円運動をした。重力加速度の大きさを gとする。 (1) 小球が容器の面から受ける垂直抗力の大きさを,m, g, 0 を用 いて表せ。 (2) 等速円運動の向心力の大きさを, m, g, eを用いて表せ。 ZA, g を用いて表せ。 (3) (4) 等速円運動の周期を, ZA, g, e を用いて表せ。 (1) 斜面に垂直方向の力のあいより 求める垂直抗力の大きさをNとおくと N = mg sino サ Nosot ZANA Vo 2=0 2