(1)なぜFを力分解せずに、重力を分解しているんですか？ Fsin30=mgにしました

基本例題18 仕事 [知識] 図のような、 水平となす角が30°のなめらかな斜面 ACがある。質量40kgの物体を斜面上でゆっくりと AからCまで引き上げた。 重力加速度の大きさを9.8 ms"として、次の各問に答えよ。 (1) 物体を引き上げる力Fの大きさは何Nか。 (2) 力Fがした仕事は何Jか。 3 物体にはたらく重力がした仕事は何Jか。 (1) 「ゆっくりと引き上げた」とは、 力がつりあったままの状態で、 物体を引き上げ たことを意味する。 斜面に平行な方向の力のつ りあいの式を立て、Fの大きさを求める。 (2) (3) 力の向きと移動の向きの関係に注意して、 「W=Fx」 を用いる。 解説 (1) 物体にはたらく力は、図のよ うになる。 斜面に平行な方向の力のつりあいか mg sin30° (3) N -40×9.8× =1.96×102N mgsin30° mgcos30° 2.0×102N 30° 30° mg 130° 10m 基本問題 147 C B (2)物体は、力Fの向きに10m移動しているの で、仕事は、 W=(1.96×102)×10=1.96×103J 2.0×10J (3) 重力の斜面に平行な方向の成分はFの大き さと同じで、物体が移動する向きと逆向きにな る。 重力がする仕事 W' は、 W'=-(1.96×102) ×10 =-1.96×10 J - 2.0×10°J 別解 (3) 重力は保存力であり、その仕 事は、重力による位置エネルギーの差から求め られる。 点Aを高さの基準とすると、点Cの高 さは10sin30°=5.0mであり、 仕事 W' は、 W'=0-mgh=0-40×9.8×5.0 =-1.96×103J - 2.0×10

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

この問題の(1)と(2)の解き方を教えて欲しいです🙏回答を見ても棒の左端周りの力のモーメントのつり合いがどこのことを指しているのかが分かりません。

134. 棒のつりあい 重さ 60N、 長さ 0.80m の一様な太さの棒を、次のように糸でつる 立て して静止させた。 各図に示された糸の張力の大きさ T1 T2 、 長さxを求めよ。 王意 い。 △ (1) (2) ↑T T₂ (3) O T₁ T₁ T₂ 60° x 41 T₁ |知識 60N 447 0.20 0.60m 120N 例題16

（1）で赤マーカーのとこはなんでθだとわかるんですか？

156円錐容器の内側での等速円運動 知内面がなめらかで すりばち形をした器の中で、質量mの小さい物体がすべりなが ら、水平面内の等速円運動をしている。 円錐の母線が水平面と なす角を0, 重力加速度の大きさをg とする。 (1)円運動の速さと軌道の半径rの関係を求めよ。 (2)この円運動の周期Tをg,r, 0 を用いて表せ。 (3)円運動の速さを2倍にしたとき,円運動の周期は何倍にな るか。 作図 157 ターンテーブル上の物 平成 例題 35,170,175 6

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

（3）についてです。 （3）の外から見た時でも（2）のように物体には慣性力はかかってないんですか？ （3）も（2）と同じように見かけの重力のほうに落ちると思いました。

理系 水平に等加速度直線運動をする電車内に, おもりが天井から糸でつるされ きに の小 円 セミナー209 電車内の慣性力 な さの の ている。 図のように、 電車内の観測者には, おもりは,糸と鉛直方向との なす角が0となる位置で静止して見えた。 重力加速度の大きさをg とする。 (1) 電車の加速度の大きさはいくらか。 この加速度で電車が走行しているとき, 糸が切れたとする。 (2) 電車内の人から見ると, おもりの運動はどのように見えるか。 (3)電車外で静止している人から見ると、おもりの運動はどのように見えるか。 (1) 電車内からみたおもり Scaso (慣性力) S (張力) ma 電車外からみたおもり →a Scase S a Ssino m [リード 長さの つるし となす (2)円 ① 向 Ssing mg (重力) 電車内からみると角度日で 静止しているようにみえる。 →力のつりあい mg 電車外からみると、電車とともに 加速度運動しているようにみえる。 {水平方向は運動方程式 鉛直方向は力のつりあい 水平 S sin-ma=0... ① 水平ssinθ= ma 鉛直 Scoso-mg=0…② 鉛直 Scoso - mg=0 mg mg ② より S = coso ①に代入 mg COSO sino = ma ②よりS= cose ⑨に代入mg.sing-ma=0 coso mg [tan a = - ma=0 gtamo (2) 電車因からみると... ma ⇒ 静止 ma (m²g² + m²α² m²(g²+a²) みかけの重力 mng' = (mg) + (ima) mg = m√g² + a² g' = √g+α² mg tano = ma a = gtamo M (3) 電車外からみると... K mg mg' mg mg (みかけの重力 等加速度直線運動 加速度√g+αで 等加速度直線運動を する。 7- mg 糸が切れた後は重力のみが はたらくため、加速度まで 水平投射となる。

J型工具と糸の間の摩擦が無視できたらおもりの重さnmgがそのまま糸の張力の大きさになるのがあまりイメージできないのですがどうしてなんでしょうか？右上に引っ張ってる力があるからなんというか分散されません？

問3 次に,図2のように,右側のおもりの個数をn(n <n) にした状態から,右 側の糸をJ型工具を使ってゆっくり斜め右上に引っ張る。 図2の角度0が 0=30°のとき,棒が杭から受けている垂直抗力の大きさを表す式として正し いものを,後の①~⑧のうちから一つ選べ。 ただし, J型工具と糸の間の摩擦 は無視でき, 30°0≦90°の間に杭の上を棒がすべり出すことはないものと 小球 する。 9 AL L 棒 P 1038 J型工具 3m 3-2 板 杭 糸 ** おもり個 nm ①1/2nmg ⑤nmg O 図 2 ③/3nmg nmg √3 -nmg -nmg 2 32 nmg ⑦2nmg 3nmg

(3)についてです。 「直方体は滑る前に倒れる」とありますが、どうしてそうだと分かりますか？ また、直方体が滑らないための条件では静止摩擦力が張力T以上(等号もOK)ですが、なぜ「滑る前に倒れる」となると等号は含まれないのでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

発展例題 剛体のつりあい 発展問題 143 粗い床上 図の点A す。 点A 重さ W, 高さα, 幅6の直方体が置かれている。 b A 直方体の側面に平行で重心を通る断面の点を表 T はじめ直立 て点Bを 水平右向きに大きさTの張力で引いた。 をとりつけ, Tを徐々に大きくすると,やが に静止していたが, a B 次の各問に答えよ。 として倒れた。 (1) 直方 直方体が床から受ける垂直抗力の作用点は, 点Bから 止しているとき, 左向きにいくらの距離にあるか。 a, b, T, W を用いて表せ。 (2) 直方体が回転し始めるのは, Tがいくらをこえたときか。 -b- A (3) 床と直方体の間の静止摩擦係数μは,いくらより大きくなければならないか。 指針 垂直抗力の作用点は, T=0のとき に重力の作用線上にある。 Tを大きくすると,作 用点は徐々に右側にずれていき、やがて底面から 外れたとき, 直方体は点Bを回転軸として倒れる。 解説 b T - 2 W a 式①を② に代入して、 x= (1) 垂直抗力をN. 点 Bからその作用点まで の距離をx, 静止摩擦 力をFとすると, 直方 体にはたらく力は図の ようになる。 鉛直方向 の力のつりあいから, T NA (2) Tを大きくすると, 垂直抗力の作用点は右 側にずれる。 (1)のxが0になるときの張力を T, とすると, 張力がこれよりも大きくなると b T₁ 倒れるので, 0=1/27 ・a T₁=- ・W W 2a b (3) 直方体にはたらく水平方向の力のつりあい から, F=T...③ F B F≤μN 静止摩擦力Fは最大摩擦力μN以下であるの で, W b N=W ... ① 2 式① ③をそれぞれ代入すると, 直方体がすべ らないためには, T≤μW 点Bのまわりの力のモーメントのつりあいか 5, WT ・Ta-Nx=0 ・・・② これからTがμW をこえると直方体はすべ り始める。 直方体はすべる前に倒れるので、 T,<μW b 2a b. -W<μW ">. 2a

添付した画像の問題について２つ質問があります。 1. 解答に「糸が棒に垂直な方向となす角は2θ」とありますが、どうしてこのことが分かりますか？ 2. 先に張力の大きさmgを鉛直方向に分解してmgcosθとし、腕の長さLcos θをかけて点Aのまわりの力のモーメントのつり... 続きを読む

[知識 141. 棒とおもりのつりあい 図のように, 長さL, 質量 M の一様な太さの棒を粗い水平面上に置き、 棒の一端に, 質量mのおもりをつけた軽い糸をつないで, 糸を定滑車 にかけた。このとき, 棒と水平面のなす角, 糸と鉛直線 のなす角が,ともに0となって静止した。 重力加速度の 0 L m 大きさをgとして,次の各問に答えよ。 AK (1) 点Aを回転軸として, 棒にはたらく力のモーメン M トのつりあいの式を示せ。 (2) おもりの質量mを, M, 0を用いて表せ。 A 例題17 ヒント (1) 棒が受ける糸の張力を, 棒に平行な方向と垂直な方向に分解して考える。

⑵を教えてください🙇‍♀️ どのような力の向きかも図で教えて欲しいです！ ⑴は分かりました。