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物理 高校生

例題4の(2)の値にマイナスが付くのは、重力と弾性力の合力は復元力であり、この問題の場合は下向きを正としている。 ばねに物体が上から取り付けられている為物体は自然長より下の位置にあって、これを元の位置に戻そうとするには上向きの力である復元力が必要で、その向きは下向きを正と... 続きを読む

例題4 鉛直ばね振り子 右の図のように、 軽いばねの一端を床に固定し, 他端に質量mのおもりを取りつけると, ばねが自 然の長さからdだけ縮んでつり合った。 その後, ば ねが自然の長さになるまでおもりを持ち上げて静か にはなすと, 鉛直方向に単振動を始めた。 重力加速 度の大きさをgとして、次の問いに答えよ。 (1) ばね定数はいくらか。 自然の長さ d d 解 (1) ばね定数とするとおもりにはたらく力のつり合いより, mg-kd=0 よって,k=mg d (2) おもりにはたらく力(重力と弾性力)の合力をFとすると, F=mg-k(x+d)=-kx=- XC of (2) おもりがつり合いの位置から距離xだけ下側にあるとき, おもりにはたらく力 の合力はいくらか。 ただし, 鉛直下向きを力の正の向きとする。 (3) おもりの単振動の振幅 周期はそれぞれいくらか。 (4) おもりがつり合いの位置を通過するときの速さはいくらか。 10 つり合い の位置 指針 おもりは、ばねが自然の長さからdだけ縮んだ位置 (つり合いの位置)を振 動の中心として, 単振動をすることに着目する。 IC Touch この式は、「F=-Kz」と同様の形 (K=k=mg) であることから,合力 式(16) Fは復元力であり, おもりはつり合いの位置を振動の中心として, 単振動を することがわかる。

未解決 回答数: 1
数学 高校生

(1)の解答で①の式が両辺正でない場合があるのにも関わらず二乗していいのでしょうか? また、二枚目の写真のように合成して求めようとしたのですがこの場合sinαの方しか求めることができないように思えます。どうしたらsinβも出てきますか?

00000 基本例題 264 面積から関数の係数決定 曲線 City=ksinx (0<x<2π) と, 曲線C2:y=cosx (0<x<2π) について、 次の問いに答えよ。 ただし, k>0とする。 (1) Ci, C2の2交点のx座標をα,β (a <B) とするとき, sina, sin/ をkを用 いて表せ。 (2) C1, C2 で囲まれた図形の面積が10であるとき, たの値を求めよ。 [工学院大] 基本 256 (1) 共有点 実数解 曲線 C1, C2 の方程式を連立して sinx をk で表す。 (2) 2曲線C1, C2 で囲まれた図形の面積Sをんで表して, k についての方程式 S=10を 解く。 ただし, Sはαとβを用いて表されるが, α, βは直接 α= (kの式),β= (kの式) の形に表すことはできない。 そこで, (1) の結果である sina, sin βをんの式で表したものを利用する。 (1) は (2)のヒント 解答 1) C1, C2の2交点のx座標は, 方程式 ksinx=cosx ①から k² sin²x=cos²x よって ゆえに sin²x= したがって 右の図から明らかに したがって 1 k2+1 1 1 sina= sinβ=-- √√k²+1' √√k² +1 2) C1, C2 で囲まれた図形の面積をSとすると B s = So (ks 5= (ksinx-cosx)dx a =[-kcosx-sinx] よって sin a>0, sin B<0 α, βは ① の解であるから S=10から =k(cosa-cosβ)+sina-sinβ Ta cosa=ksina, cosβ=ksinβ k2sinx=1-sin2x sinx=+ S=k(ksina-ksinβ)+ (sina-sin β) =(k²+1)(sina-sinβ) =(R²+1)(√ √/R²+1 + √²+1)=2√/k²+1 √√√k²+1=5 ゆえに ① の解である。 k2=24 √√k² +1 yA 1 0α π C2:y=cosx C1:y=ksinx 12 Sをの式で表す。 P+1=5の両辺を平方。

解決済み 回答数: 2