バネの縮みがなぜd-xになるのかが分かりません。どなたか丁寧に教えてくださるとありがたいです！

130 ばね付きの板にのせた物体の運動 図のように鉛直に 立てられた軽いばねに, 厚みの無視できる質量2mの板を固定す る。その板の上に,質量mの小球を静かに置いたところ,ばねは 自然の長さよりdだけ縮んで静止した。この位置を原点とし,鉛 直上向きを正としてx軸をとる。 ここから,さらにad (a>0) だ け板を押し下げ静かにはなしたところ, 板と小球は一体となって 動き始めた。重力加速度の大きさをg とし, 運動は鉛直方向のみ を考える。 0- fort llllllllll m (1) このばねのばね定数を求めよ。 内 -2m (2) 板と小球が一体となって動いているとき, 位置xでの加速度および小球が板から受 ける垂直抗力を求めよ。 (3) ある位置で小球が板から離れて上昇した。 小球が板から離れるためのαの条件,離 れる瞬間の位置(座標),およびそのときの小球の速さを求めよ。 (4) 小球は板から離れた後, ある高さまで上昇しその後落下した。 小球の最高到達点の 位置(座標) を求めよ。 [15 横浜市大]

この問題の弾性力の向きが上でした。ばねを上に伸ばしているので、ばねは縮む下向きに弾性力が生じると思ったのですが、なぜ上向きに生じるんですか？

50 弾性力 ばね定数が70N/m のつる巻きばねの一端に質量 1.0 3/15Xkgのおもりをつけ, おもりを水平な台上にのせ、ばねの他端を静かに引 き上げる。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 (1) ばねの伸びが5.0cm のとき, 台がおもりを支えている力の大きさN [N] を求めよ。 (2) おもりが台から離れるときのばねの伸びx [m] を求めよ。 l l l l l l l l l l l

なぜ引き合うとしているのですか。逆で考えた場合符号が違い答えが間違ってしまいます。

53.くたてばねによる単振動〉 図のように、なめらかで十分長い直線状の棒 OP を鉛直に立てて 端を水平な床に固定した。 この棒に, 同じ質量mの穴の開いた小さ い物体A,Bを通した。 物体Aには, ばね定数んの軽いばねをつけ, ばねの他端は棒のO端に固定した。ばねは OP 方向のみに伸縮し,棒 と物体A,Bの間に摩擦はないものとする。さらに, 物体Aのばねと は反対側に質量と厚さの無視できる接着剤で物体Bを接着した。 物体 x=0- 物体B 接着剤 物体A A,Bが押しあうときは物体AとBは離れないが,引きあうときは引きあう力の大きさが接 着剤の接着力以上になると物体AとBは離れる。重力加速度の大きさをgとする。 初めに,ばねはその自然の長さからd だけ縮んで, 物体 A, B はつりあいの位置に静止し ていた。図のように,このつりあいの位置を x=0 とし,鉛直上向きを正とするx軸をとる。 (1) 自然の長さからのばねの縮みd を,m, k, g を用いて表せ。 まず, 接着剤の接着力が十分大きく, 物体AとBが離れない場合を考える。 物体Bをつりあ いの位置から6だけ押し下げ, 静かに手をはなすと, 物体AとBは一体のまま上下に振動した。 (2)この振動の周期を,m, k を用いて表せ。 (3)この振動をしているときの物体A, B の速さの最大値を,m, k, bを用いて表せ。 物体AとBが一体のまま運動しているときの両物体の位置の座標をxとする。また,物体 Aが物体Bから受ける力をTとし, x軸の正の向きをTの正の向きとする。 つまり,Tが 正のときは物体AとBは引きあっているが,Tが負のときは押しあっていることになる。 (4)このとき, 物体Bにはたらく力を, m, g, Tを用いて表せ。 x 軸の正の向きを物体Bには たらく力の正の向きとすること。 (5) 物体A, B の運動方程式を考えることで, Tを,m, k, g,x を用いて表せ。 図 (6) Tをxの関数として, -3d≦x≦ とする。 の範囲でグラフに描け。 ただし, ここではb>3d 次に,接着剤の接着力が小さく, 物体 A, B間の引きあう力の大きさが mg 以上になると, 物体AとBは離れる場合を考える。ただし,離れる瞬間の前後で,物体AとBの運動エネル ギーや, ばねの弾性エネルギーは変化しないものとする。 物体Bをつりあいの位置から6だけ押し下げ,静かに手をはなすと, 物体Bは運動の途中 で物体Aから離れた。 (7)運動の途中で物体Bが物体Aから離れるためには,bはある値 6 以上でなければならな い。 bı を,m, k, g を用いて表せ。 (8) 物体Bが物体Aから離れた瞬間の物体Bの速さを,m,k,g. 6 を用いて表せ。

式の立て方はわかるのですが、どうして振動の中心が変わるのかわかりません。教えて頂きたいです🙇

52. <あらい面上で振動する物体の運動〉 ばね定数 質量m 図のように, 水平なあらい床の上に質量mの物 体が置かれている。 物体はばね定数んのばねで壁と つながっている。 右向きにx軸をとり, ばねが自然 の長さのときの物体の位置を原点とする。 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。 物体を原点より右側で静かにはなす実験を行った。物体を位置 d(> 0) より左側ではなす とそのまま静止していたが,右側ではなすと動きだした。 (1) 物体と床の間の静止摩擦係数μを求めよ。 0 x 物体を位置 x(>d) から静かにはなすと, 物体は左向きに動きだした。 その後, 物体の速 さは位置 x1 (<-d)で初めて0となった。 (2) 物体と床の間の動摩擦係数μ' を求めよ。 (3)物体の加速度をαとして,左向きに運動している物体の位置xでの運動方程式を示せ。 (4) 物体が x から x1 に移動するまでにかかった時間を求めよ。 (5)xo から x1 に移動する間で, 物体の速さが最大となるときの位置と速さを求めよ。 その後, 物体は右向きに動きだし, ある位置 (>d) で再び速さが0となった。 (6)x1 から再び速さが0となった位置に移動する間で, 物体の速さが最大となるときの位置 を求めよ。 (7) 物体の速さが再び0となった位置 x2 を x と x1 を用いて表せ。

【物理記述】 記述に自信がないとでこ回答でダメなところがあれば教えてくれると嬉しいです！🙇‍♀️

2傾角30°の滑らかな斜面上に,質量M の小球Aが壁と軽いばね (ばね定数ん) で 結ばれ, 静止している。 質量m (<M)の 小球BをAから距離dだけ離して静かに 置いたところ,斜面上をすべり降り,Aと 弾性衝突した。 斜面に平行にx軸をとり、 B 0 m d M A 30° はじめのAの位置を原点(x=0) とし, 重力加速度をg とする。 (1) 衝突直前のBの速度を求めよ。 (2) 衝突直後のA, B の速度 UA, UB を求めよ。 (3) Aが達する最下点の座標 x を求め, UA, M, k で表せ。 ただし, A が再び原点に戻るまでの間にBとの衝突は起こらないものとする。 (4) Aがx=1/2xを通るときの速さを求め,ひで表せ。 (5) Aが初めて原点に戻ったとき, Bと2回目の衝突をするためには d をいくらにすればよいか。 M,m,k,g で表せ。

【物理記述】 物理の記述がどこまで説明すればいいのかわかりません💦例えば新しい力を表す文字を使う時、図に書いていれば説明しなくても良いかなどです、、、他にも記述で気をつけることやこと回答でダメな箇所があったら指摘してくれると嬉しいです🙇‍♀️

1 軽いばねの両端に同じ質量mの物体AとBを取 りつけ, 滑らかな円筒状のガードでばねが鉛直に保 たれるようにして,Bを床の上に置いたところ、ば ねの長さが自然長よりα だけ縮んだ位置 0でAは 静止した。重力加速度を g とする。 (1) ばねのばね定数はいくらか。 また, 床がBか ら受ける力の大きさはいくらか。 B に作用する力 のつり合いより求めよ。 0 a P ZAZ (2)Aを0点よりさらにαだけ下のP点まで押し下げて、静かに放し たところAは振動した。 (ア) 振動中のAの速さの最大値はいくらか。 (イ) 0点を原点とし、 鉛直下向きを正とするx軸をとると, Aの位 置xは放してからの時間とともにどのように変わるか。 x をtの 関数として表せ。 (3) はじめにAを0点より押し下げる距離を6にして運動させたとき Aの振動中にBが床から離れて上方に動き出さないためには, bの 値はどれだけ以下でなければならないか。

解説お願いします。

100 弾性力による位置エネルギー ばね定数の異なる軽い ばねAとBがある。 図のように, それぞれのばねの一端を天井に 取りつけ,もう一方の端に質量mのおもりを取りつけた。する と, ばねAは自然の長さからαだけ伸びたところで,ばねBは自 然の長さから2aだけ伸びたところで,それぞれつりあいの状態 になっておもりが静止した。このとき, ばねBの弾性力による位 置エネルギーは, ばねAの弾性力による位置エネルギーの何倍か。 自然の長さ→ B I l l l l l l l l l l 自然の長さ 2 [23 共通テスト]

エネルギー保存の単元で、分からないので教えてください。上の公式に当てはめれば解けますか、？

問2 水平面上に置いた, ばね定数 8N/m のばねに質量2kgの物体を押し付けて, 自然の長さから3m だけ縮めた位置で静かにはなした。 ばねが自然の長さになった位置で物体はばねから離れた。 ばねから 離れた後の物体の速さv [m/s] を求めよ。 3m 「はじめの力学的エネルギー = あとの力学的エネルギー」より 1/2moz+mgh+/kx2=1/2m²+mgh+1/2kx2 000000

Rは球体と四角の物体の間で生じる垂直抗力です。 (3)の解答の所で①から②を引いてaを消してるのは 同じ加速度じゃなくなったらRが消えるのでRが存在するギリギリのところで考えるためですよね？この考え方で合ってるか教えてください。

2μ'g (M+m) 178. ばねに乗った物体 解答 (1) 2mgsino k D 左 VIA, N 台C (2) Ama=k(L-x) -R-mgsin0 B:ma=R-mgsin0 (3) UR (2)(3)AとBがおよぼしあう垂直抗力は、作用・反作用の関係にあり R=0 となったとき, BはAからはなれる。 指針 (1) AとBを一体と考えて、力のつりあいの式を立てる。 解説 (1) ばねの縮みをdとする。A,Bを一体とみなすと,運動方 向に受ける力は図1のように示され, 力のつりあいの式は、 kd-2mgsin0=0 d= 2mgsin ST るん 受ける力 (2) Aが位置xにあるとき, ばねの縮みはlo-x, Aがばねから受ける弾性力はk(l-x) となる。 AR Bが受ける運動方向の力は,それぞれ図2のよう に示される。これから,運動方程式を立てると A:ma=k(l-x)-R-mgsin 0 B:ma=R-mgsino mgsino_ 2mg sin 0 asing 0 0002mg 大日 ak(lo-x) ・・・① 0 mg O ...2 【Aに着目】 (3) BがAからはなれるのは, R=0 となる位置である。 式①一式 ②か ら αを消去してRについて整理すると, 0=k(Z-x)-2R R= k(lo-x) 2 この式から,x=1のとき, R=0 となることがわかる。 したがって, BがAからはなれるのは, ばねが自然の長さのときである。 kd mgsin a. R x mg 0 【Bに着目】 ばねが自然の長 も短いとき,Aは 向きの弾性力を受 自然の長さよりも き, 下向きの弾性 ける。

自分の計算だと分子のmとMの符号が逆になったのですがこれ計算間違いでしょうか。

15 保存則 ばね定数kの軽いばねの一端を質量 Mの円筒容器の底 に固定する。 質量mの物体Pと容器の間に摩擦はなく, 容器の厚みは無視できるものとする。 重力加速度の大き さをgとする。 m P k (1) 図1のように, 容器を鉛直にして台上におき,Pを ばねの上端に静かにのせ,P を支えてゆっくり下げて いくとき、ばねは最大いくら縮むか。 図1 (2) 図1のような状態で、はじめPをばねの上端に静かにのせ、急に Pを放したとき, ばねは最大いくら縮むか。 k M k Vo m M m 図3 図2 (3) 図2のように, 容器を滑らかな水平面上におき, 容器を押さえて, Pをばねに押しつけてαだけ縮め,全体が静止している状態で,容 器とPを同時に放す。 ばねから離れた後のPの速さを求めよ。にし (4) 図3のように,滑らかな水平面上に静止している容器のばねに、 P を水平方向に速さであてたとき, (ア) ばねは最大いくら縮むか。 (イ) やがてP はばねから離れる。 その後のPの速さを求めよ。 (弘前大)