(2)(3)についてです。 この二つの問題は単振動のエネルギーの考え方で解いても大丈夫でしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

基本例題31 単振動の式 図のように, 質量 1.0kgの物体が, 原点Oを中心と して, x軸上で振幅5.0mの単振動をしている。 基本問題 224 225 226 227 Q P x=3.0mの点Pにあるとき、 物体は12Nの力を受け ているとする。 -0.50 O 3.0 x[m] (1) 単振動の角振動数と周期を求めよ。 (2)物体が点Pにあるとき、 その速さはいくらか。 (3) 振動の中心を通過するとき、物体の速さはいくらか。 (4) 物体がx=-0.50mの点Qにあるときの加速度を求めよ。 (5) 物体の加速度の大きさの最大値はいくらか。 sin' wt+cos'wt=1から, coswt=± @ 点Pでの速さは, 指針 単振動の基本式を用いて計算する。 (1) 運動方程式 「F=-mwx」 から角振動数 を求め, 「T=2π/w」 から周期を計算する。 (2)(3) x=Asinwt」 を用いて sinwt を求め, coswt を計算し、 速度を示す式 「v=Awcoswt」 から算出する。 また, 振動の中心では速さが最 大になる。 (4)(5) 「a=ω'x」 を用いる。 加速度の大きさ が最大となるのは,振動の両端である。 -12=-1.0×w2×3.0 解説 (1) 運動方程式 「F=-mw'x」 に, 点Pでの値を代入すると, w²=4.0 w=2.0 rad/s 周期は, T=- 2π 2π w 2.0 ==3.14 3.1s (2) 変位xを表す式 「x=Asinwt」 から, 3.0=5.0sinwt sinot = 3/ 5 4 v=|Awcoswt|=5.0×2.0× =8.0m/s 5 (3) 振動の中心では,物体の速さが最大になる。 v=Aw=5.0×2.0=10m/s (4) 加速度と変位の関係式 「a=-ω'x」 を用い と, a=-2.02×(-0.50)=2.0m/s2 右向きに 2.0m/s2 (5) 振動の両端で加速度の大きさが最大となる。 a=Aω²=5.0×2.02=20m/s2 Point 単振動の特徴 単振動において,振動の中心では,速さが最大. 加速度および復元力の大きさが0となる。また, 振動の両端では,速さが0. 加速度および復元 力の大きさが最大となる。

gは9.8ではないのですか？なぜ、数字ではなく文字として回答しているのですか？ 9.8という情報が問題に書かれていないからでしょうか？

例 斜面上の物体の運動方程式 なめらかな斜面(1) 上を運動する質量m[kg]の物体について 加 速度α [m/s2] と面からの垂直抗力の大きさN [N] を求めよ。 なお、加速度は斜面にそって 下向きを正の向きとする。 重力加速度の大きさ を g〔m/s')とする。 物体 正の向き 60° 脂 重力を斜面 に平行な成分と 垂直な成分に分 解する。 物体は 重力の斜面方向 加速度α F NA (2) Fx SFY 60mg mg 601 60° 正の向き の成分F, [N]によって加速される。 直角三角形の辺の長さの比より F. mg√3:2 よってFxx2=√3mg ゆえにF=mg 2 斜面に平行な方向の運動方程式より ✓3. ma ~mg 2 したがって a=[m/s] 3 力の斜面に垂直な成分をF,[N] とする。 F, mg-1:2 よってF,×2=mg×1 ゆえに,=12mg (3) F,[N] と垂直抗力 N[N] はつりあっているので N-1/2 m -mg=0 よってN= N=mg (N) 2重力を斜面に加速度4 平行な成分と垂直 NA 60° な成分に分解する。 物体は斜面にそっ て運動するので. ?mg cos 60* mg sin 60mg 正の向き 60° 斜面に平行な方向の運動方程式より ma=mgsin60 また、斜面に垂直な方向の力のつりあいより N-mgcos60°= 0 Dith a=- /3 2 g(m/s²) 〔N〕 (N=1/12mg[N] ② a a

重要問題集物理10番 なぜ、張力で、AP部分を考慮しないのか。 (2)の解説をお願いします。

|実戦 ■実戦 数学 ■実戦 数学 ■実戦! ■実戦 ■実戦! ■二次 ●多くの 収録し 詳し 1フ: 視覚 視覚 ■視覚 ■視覚 ・理科 フル ●動き スマ 10 ②力とつりあい 10. 〈斜面に置かれたロープのつりあい〉 図のように水平面と角をなすあらい斜面上に全長L, 質量 Mのロープの一部が置かれ、残りの部分が鉛直面にそって垂ら された状態で静止している。 垂らされている部分の長さをαと する。斜面とロープの間の静止摩擦係数を (≦tan0), 重力加 速度の大きさをgとする。 斜面の上端の部分は滑車のように はたらき なめらかに力が伝えられるものとする。 ロープは一 0 P 283 A B 端Aから他端Bまで太さが一様で均質であるとし, 伸びは考えない。 また, 鉛直面はなめら かであるとする。 ○○ (1) 斜面上にある部分 AP, および垂れ下がっている部分BPのロープの重さ(重力の大きさ) をそれぞれ求めよ。 ○○(2) Pにおけるロープの張力の大きさを求めよ。 /OX+(3) ロープと斜面の間の摩擦力の大きさを求めよ。 X+(4) ロープが静止しているためのαの条件を求めよ。 11. 〈斜面をもつ台にはたらく力のつりあい〉 図のように, 水平なあらい床の上に, なめらかな斜面をも つ台が置かれている。台は質量がM [kg] で,底面と斜面の なす角度は[rad〕 である。台と床との間の静止摩擦係数を とする 簡易 〔鳥取大〕 *888*** 00

（3）を教えてください🙇‍♂️

2 図のように,質量mの小球を点0から水平に速さで投げたところ, 小球は鉛直な 壁面上の点Pではねかえって, 水平な床の上の点Qに落ちた。 点0の床からの高さを h, 壁からの距離をL, 小球と壁の間の反発係数(はねかえり係数) を e(0<e< 1), 重力加速 度の大きさをgとする。 ただし, 小球は壁に垂直な鉛直面内で運動するものとする。ま た,壁はなめらかであるものとする。 v=votat 90:vot+ fat V²- Vo² = 207. Vo L h=//t 2 た HP→ g (1) 小球を投げてから点Pに当たるまでの時間 (2) 小球を投げてから点Qに落ちるまでの時間 vo, L を用いて表せ。 もに を g を用いて表せ。 を (3)点Pで壁に衝突したときに, 小球が壁から受けた力積の大きさをm,vo,eを用い て表せ。 はたら F=m-a (4) 点Pで壁に衝突してから, 点Qで床に落ちるまでの間の小球の水平移動距離を h, L, eg を用いて表せ。 (5)点から投げた直後の小球の力学的エネルギーE。 と, 点Qに落ちる直前の力学 的エネルギーE」 の差 E-E を m, vo, e を用いて表せ。

糸を切断しても気球Bの浮力が変わらないのは なぜですか？

- 17 基質量 M の気球B (内部の気体も含む)が、質量 mの小物体Aを質量の無視できる糸でつるして 定の速さで上昇している。 重力加速度をg とし, 空気の抵抗および物体Aにはたらく浮力は無視でき るものとする。 B (1) 糸の張力Tはいくらか。 A (2) 気球Bにはたらく浮力 Fはいくらか。 また、 外部の空気の密度を p とすると,気球の体積Vはいくらか。 物体Aが地面からんの高さになったとき,糸を切断した。 (3) Aが地面に到達するまでに要する時間to はいくらか。 (4) 糸が切断された後, 気球がさらにんだけ上がったときの気球の速 さひはいくらか。 (信州大)

(5)についてです。 どうして垂直抗力N(E)=0のときも小球は軌道から離れないといえるのでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

221. くぼみを通過する小球 図のように, A→Bの間は鉛直, B→C→Dの間は点O1 を中心とする半径rの円周の一部, DE の間は水平面に対して角0をなす斜面, E →Fの間は点O2 を中心とする半径rの円 周の一部, FGの間は水平となっている なめらかな軌道がある。 また, 点BとEは 同じ高さである。 01 に対して高さんの点 AA B 300 P h 01 E D C (土) F G ・ 02 Aから, 質量mの小球Pを自由落下させたところ, Pは軌道に沿って同じ鉛直面内を運 動した。 重力加速度の大きさをg として, 次の各問に答えよ。 (1) P点Bを通過する瞬間の速さを求めよ。 (2) 点Cを通過する瞬間の, Pの運動エネルギーと速さをそれぞれ求めよ。 (3)点Cで,Pが軌道から受ける力の大きさを求めよ。 (4) Pが点Dを通過した直後の速さを求めよ。 また,このとき, 点DでPが軌道から受 ける力の大きさと, (3) で求めた点Cで受ける力の大きさの大小を比較せよ。 (5)点Eを通過した直後に,Pが軌道からはなれないためのんの条件を, 0, h, rを用 いて表せ。 (6) 点Fを通過した直後に,Pが軌道から受ける力の大きさを求めよ。

（2）で、静止摩擦係数と向心力っておなじなんですか？名前はどういうときにつかいわけますか？

図 157 ターンテーブル上の物体 半径rのターンテーブ ルの端に,質量mの物体を置く。 物体とターンテーブルとの 間の静止摩擦係数をμ, 重力加速度の大きさをgとする。タ ーンテーブルを角速度で回転させたところ,物体はすべら ずターンテーブルとともに回転した。 (1) このときの物体の速さを求めよ。 (2)物体にはたらく力をすべてあげ,その大きさも求めよ。 (3)次に,角速度を徐々に増していったところ, 角速度が wo をこえた瞬間に、物体はターンテーブルを飛び出した。 wo を求めよ。 ターン テーブル (4) 物体が飛び出した向きを図2に矢印で示せ。 -172 C 図 2 物体 物体 16 か 動 加 (1

この公式は向心力じゃないんですか？遠心力は-ついたりしないんですか？

長さの糸の上端を固定し,下端に質量mのおもりをつ 水平面内で等速円運動させる。 糸が鉛直線となす角 を0とし,重力加速度の大きさをg とする。 どのような運動に見えるか。 (1) おもりとともに回転する観測者から見ると, おもりは m (2) 円運動の周期Tを求めよ。 指針 (1) 重力と糸が引く力と遠心力がつりあっている。 解答 (1) おもりは静止しているように見える。 0 (2) 円運動の半径はr=lsino である。 S おもりとともに回転する観測者から見ると, 重力 mg, Scose 糸が引く力S, 遠心力 「F=mrw?」 の3力がつりあっ ている。よって, 力のつりあいの式は r mrw² Ssine 水平方向: Ssin0mlsin0w²=0 …...① 鉛直方向: Scos0-mg=0 ② ①,②式より S=_mg g W= COS ' coso 周期の式「T=2」より 2 I cos 0 W g 基本例題 36 鉛直面内の円運動 (r=/sin0) [参考] 地上に静止している観測者の立 \ 場で考えると等速円運動の運動 方程式は mrw=Ssin0 となる。 166,167,168,169 解説動画 mg 図のように, なめらかな斜面

(2)は運動量保存則を使って解くことは出来ないのですか？

9 単振動 単振動 変位に比例する復元力による運動 F=-Kx単振動 合力 F m 振動中心(x=0)は力のつり合い位置 0 x 周期 T=2π m エネルギー保存則 1/12mo+1/2 Kx=一定 ばね振り子 ... K=k (ばね定数) のケース 周期 T=2vk m ※ ばねが水平でも鉛直 でも斜面上でも不変 物体AとBがあり,質量はそれぞ れと3mである。 なめらかで水平 な床の上で,一端を壁にとめた軽いば ねの他端にAをつなぎ, 離れないよ うにする。 次に, BをAに接触させ て, ばねを自然長 より x だけ押し 縮め、静かに手を離した。 ばね定数を んとする。 A B Xo lo AX Xo Xo 2 0 Xo T T 3 2T 2 -xo (1) 手を離したあと, はじめAとBとはいっしょに運動する。 (ア) ばねの長さが1のときの, 運動方程式をA, B それぞれについて 記せ。 ただし, 加速度をαとし, AがBを押す力をNとする。 (イ)N を l, lo, kを用いて表し, BがAから離れるときのを求め よ。 (2) Aから離れたあとのBの速さ”はいくらか。 (3)Bが離れたあと, ばねの最大の長さlmはいくらか。 (4) 自然長からのばねの伸びをxとし,xの変化を時間tについてグラ フに描け (ただし, 図中のTはT=2√m/kであり, t=0のとき x=-x である)。 (東京学芸大 +名古屋大)

Fの値を求めよという問題なのですが自分の解答では板の左端の周りのモーメントを考えたのですがなぜ答えが合わないのでしょうか？ お願いします！

32* 長さL,質量mの板が机からL/3だけはみ出し, 右端をFの力で下に押されて静止している。垂直抗力 の作用点は左端Aからいくら離れた所か。 また,Fを 増していき, 板が傾き始めるときのFの値を求めよ。