物理基礎です。 ⑵の解き方を教えてください🙇‍♂️

⑤ 力学的エネルギーの保存と変化 p.106, 111 図のように, なめらかな水平面 AB上で, ばね定数 4.9 N/m の軽いばねの一端を壁に固 定し,他端に質量 0.10kgの物体を押しつけ, 自然の長さから0.20m だけばねを押し縮めて 静かにはなした。 重力加速度の大きさを9.8m/s2 として,次の問いに答えよ。 (1) ばねから離れた直後の物体の速さはいくらか。 mm 0.10kg 3 A 19098 B C 2-5 (2) 物体はばねから離れた後, あらい水平面 BC 上を進んで止まった。 点Bから止ま った位置までの距離はいくらか。 ただし, 物体とあらい水平面 BC との間の動摩擦 係数を 0.50 とする。 6698 0.049 第1部 物体の運動とエネルギー 50m² 49

47がわかりません

(2) 点AとCで力学的エネルギーは保存 ×0.50x02+1/23 ×50×0.202 =1/2×0.50ײ + 1/2×50×0.102 022=3.0 02=√3.0=1.73m/s B C 1.7m/s 1212 ×0.50×12 12 1 - × 50 × 02 15 ×0.50×22 ×50×0.102 2 類題17 なめらかな水平面上で, ばね定数 1.0×102N/m の軽いばねの一端を壁に固定し,他端に賛 量 0.25kg の物体をつなぐ。 ばねの伸びが 0.10mになるまで物体を引いて,静かにはなした。 次の各問に答えよ。 問47 (1)ばねが自然の長さになったとき, 物体の速さは何m/s か。 (2) ばねの縮みが 6.0×10mになったとき, 物体の速さは何m/sか。 ばね定数 k[N/m〕の軽いばねに質量m[kg]のおもりをつるすと, ばねが伸びて, おもりは位置Oで静止した。 おもりをばねが自然の長さになる位置までもち上 げ,静かにはなすと, おもりは落下し始めた。 重力加速度の大きさを g [m/s] と して,おもりが0を通過するときの速さを求めよ。 TRY おもりが上がる高さを予想しよう MOVIE 図のような装置で、振り子のおもりを静かにはなすと, 糸が釘に接触 した後, おもりはア~ウのどこまで上がるだろうか。 また. そのよう になる理由を考えよ。 106 第1章 運動とエネルギー 20 5 ス と

（1）の矢印のところはどこから出てきたのですか?(2)では何故二つ範囲を出したのですか?出す必要はあったのですか?

遠心力に関係した身近なものとしては,洗濯機や遊園地のループ式ジェットコースターなどがある。 例題 33 鉛直面内での円運動 右図のような, 半径 [m] のなめらかな円筒面に向 けて、質量m[kg]の小物体を大きさ [m/s] の初速 度でなめらかな水平面からすべらせる。 重力加速度の 大きさをg[m/s] とする。 (1)鉛直線となす角が0の点(図の点C) を通過すると きの小物体の速さと面から受ける垂直抗力の大き 大 さを求めよ。 (2) 小物体が点Bを通過するための の条件を求めよ。 m Do O 基礎 物理 129 134 138 B C センサー 39 解答 (1) 点での小物体の速さを 円運動では,地上から見て 解くか、物体から見て解く かを決める。 [m/s] とすると, 力学的エネルギー 保存の法則より Bmgcoso N ① 地上から見る場合 遠心力は考えず,力を円の 半径方向と接線方向に分解 し、円運動の半径方向の運 動方程式を立てる。 v² m-=F または mrw²=F ② 物体から見る場合 遠心力を考え、力を円の半 径方向と接線方向に分解し、 半径方向のつり合いの式を 立てる。 どちらでも解ける。 センサー40 物体が面に接しているとき, 垂直抗力 NO (1) 水平面を重力による位置 エネルギーの基準面とする。 1 mu-mo+mg(r+rcos6) 2 2 ゆえに、 v= vo2gr (1+cos)[m/s] ....... ① 垂直抗力の大きさを N[N] とすると, 地上から見た円運動の運動方程式は, m-=N+mg cose r これに”を代入し、整理すると, 2 mvo N= -mg (2+3cos0) 〔N〕 r rcost0 mg 別解 小物体から見ると,円の半径方向にはたらく力は,実際 にはたらく力のほかに、円の中心0から遠ざかる向き に遠心力がはたらいている。 半径方向の力のつり 合いより, N+mg cose-m-00 (量的関係は上と同じ) r 等速円運動では、円の接線方向にも加速度があり、物体か ら見た場合、接線方向での力のつり合いを考えるためには,接 線方向にはたらく慣性力を考える必要がある。 (2) (1)より,00π[rad] では, 0が小さくなるにつれて, v, Nはともに減少していく。 点Bを通過するためには,点B でぃ> 0 かつN0 であればよい。 ①より, 0=0を”に代 入して, v= Vo 4gr よって, v4gr>0 ゆえに,vor 2 mvo また,②より0=0をNに代入して, N= 5mg r よって, ③ ④ を比較すると, V≧0(面から離れない条件) が ● の条件を決めることになる。 ③ ④がともに成り立つためには,vo gr V 2 mvo r - 5mg≧0 ゆえに、gr 9 9 円運動 7

物理です。 物体Pと小球が衝突する直前のPから見た小球の相対速度のx成分が-v0なのはなぜですか？

図2のように、物体Pがx=0をx軸の正の向きに速さで通過する瞬間に、質量 2mの小球が鉛直下向きに速さでP の斜面 BC に衝突した。 物体Pと小球の衝突は 弾性衝突であり, P と衝突した後の小球はPの運動を妨げないとする。 B Vo ■小球 (2m) P A to 45°C 0 図2 問4 次の文章中の空欄 (ア) ~ (ウ) にあてはまる適切な式を, v のみを 用いて表せ。 成分ux は, ux= 物体Pから見た小球の相対運動を考える。 物体Pと小球が衝突する直前の小球 (イ) であ (ア) 鉛直成分は上向きを正として の相対速度の成分は る。 したがって, 衝突直前の小球の相対速度ベクトルは,斜面 BC と直交している。 ここのことと、反発係数が1であることを考えると, 衝突直後の小球の相対速度のx (ウ) とわかる。

物理の質問です 等速円運動や単振動の公式は全部覚えないといけませんか？ 例えば周期Tの場合は”2π/Ωだけでなく2πr/vも覚える”　ということです。

1 等速円運動 a弧度法 (1)弧度法 半径と等しい長さの円弧に対する中心角を1rad とする角度の表し方。 半径r [m], 中心角 0 [rad] のとき, (rad 円弧の長さを1[m] とすると 0= 1=re, r (2) 度 (°) ラジアンの対応 180° 物理量 360°=2πrad (全円周), 1rad=- ≒57.3° 主な記号 π 半径 b 等速円運動 3 (1)等速円運動 円周上を一定の速さで回る運動。 (2)角速度単位時間当たりの回転角。 角速度 w [rad/s], 半径r [m] の等速円運動で, 時間 t [s] の間の回転角をO [rad] 移動距離を[m] とすると 0=wt 1=r0 (3)速度方向は円の接線方向。 速さは v=rw t -=r=rw t よって (4) 周期 T 1回転する時間。 T=- 2πr = v (5) 回転数 n 単位時間当たりの回転の回数。 2π W 1 V W n=- w=2n 角速度 周期 回転数 r 単位 m rad/s T S n Hz a 1=10 0 0 v = rw = rw a= r T= 2πr 2π m 向心 向心力 F 加速度 (止または法 実際にはたらく力だけで (1)系(速運動を 実際にはたらく力のほ みかけの重力加速度 強力 力物体とともに 大きさ:m (2) 遠心力を用いると、 静止している者 物体には 弾性力が はたらく。 運動方程式は mi=kx T 2лr 2π (6)加速度 (向心加速度) 円の中心を向く。大きさαは .2 a==rw² r 麺間内の円 (1)週力の大きさ 12.大学エネル を対 dachkar 張力 © 等速円運動に必要な力 (1)向心力 向心加速度を生じさせる力。 常に円の中心を向く。 (2)等速円運動の運動方程式 (中心方向) m- v ,2 r -=合力 または mrw²=合力 (3)等速円運動の扱い方 ①中心の確認。 ② 半径rを求める。 ③ 物体にはたらく力を図示。 向心力の例 0 「弾性力」 合力 静止 摩擦力 あらい 回転台 ④ 運動方程式を立てる(周期Tを求める場合,を用いた式の方が計算が楽)。

(2)についてです。 物体の円運動が等速だとわかるのは、物体にかかる力が万有引力だけだからですか？

ⅡI (1) 小球の原点Oからの距離の時間変化率は xox+yoy V₁ = r で与えられる。これを動径方向速度とよぶ。このとき, 小球の運動エネルギーと K,=1/2m02 との差をm, rおよび面積速度 A, を用いた式で表せ。 (2)面積速度が一定になる力Ēの例として万有引力を考える。 原点Oに質量 M の 物体があるとする。このとき万有引力による小球の位置エネルギーは mM U=-G- (式1) r で与えられる (Gは万有引力定数)。 ただし物体の質量Mは小球の質量mと比 べてはるかに大きいため, 物体は原点Oに静止していると考えてよい。 小球の面 積速度 A が 0 でないある定数値 A をとるとき, 力学的エネルギーが最小とな る運動はどのような運動になるか答えよ。 また, そのときの力学的エネルギーの 値を m, M, Ao, G を用いて表せ。

問120の(3) 点Rの位置で運動エネルギーがないのはなぜですか

摩擦力がした 力がする (2) * -ka³ (3) ばねがした仕事は、弾性力による位置エネルギー の減少分に等しくなる。 運動エネルギーの変化=ばねのした仕事 弾性力による位置エネルギーの減少分 120 糸につるしたおもりの運動 解答 ka ばねが Ax" した仕事 自然長 からの伸び SST (1) √2gl (2) 1倍 (3) (2-3)gl 考え方 振り子の弟が及ぼす張力は、おもりに対して仕事をしないので、力学的エネルギー 2 は保存される。 解説 (1) 力学的エネルギーは保存される。 点Qでの速さ とすると mv³+mg 0= 12m02+mgl v² = 2gl より (2)(1)の結果2gl の式には質量 2gl が含まれてい ない。 つまり、点Qでの速さは質量m に関係し ない。 よって、(1)の速さの1倍 (3) 力学的エネルギーは保存される。 点Qでの速さ とし、Q を高さの基準とすると. 右図より. -m""+mg0= 12m02+mgl(1-cos 30") =2g/(1-cos.30°)=(2-√3gl v'>0. v = √√(2-√√3)al 30"cos30* (1-cos30) R 5 (2) ばねの長さか エネルギーの減少分を求めよ。 (3) ばねの伸びがa からxに変わる間の, 物体の運動 ギーの変化を求めよ。 120 糸につるしたおもりの運動 図1のよ 図1 うに長さの軽い糸に質量mの小球を付 9/26×けて点P (鉛直方向となす90")から かに小球を放す。 重力加速度の大きさを」と し、最下点Qを基準の高さとする。 (1) 最下点Qでの小球の速さを求めよ。 (2) 小球の質量を2mにすると、最下点 Q での小球の速さは(1)の何倍になるか。 図2 R /30 (3) 小球の質量を に戻して 図2のように. 点R (鉛直方向となす角30°) から かに放す。最下点Qでの小球の速さを求めよ。 121 滑らかな曲面を滑る物体 右図のように、水平面上の 点から. 質量mの小球を初速度で滑らせた。 その後、 小球は水平面に滑らかにつながる曲面上の点Pまで上昇し, 向きを変えて下りてきた。 重力加速度の大きさをg. 水平面 を基準の高さとし、摩擦力は無視する。 (1)OPの間に,小球に面からはたらく力がした仕事を 求めよ。 (2)点Pの水平面からの高さを求めよ。 ・になる点の水平面からの高さを求めよ。 U さ 大 (3) 小球の運動エネ 124 水平に置いた うに滑らかな水 質量mのおもり かに放した。 (1) 自然長にな (2) 自然長か を求めよ (3) ばねが 次にお 自然 数を 衣

②式がどうして立てられるのかわかりません

8 次の文中の空欄 (1)~(8)にあてはまる式を記せ。 図1のように,しっかりと固定された表面が滑らかな円柱に、伸び縮みしない軽い糸を掛け、 その一端に質量 M+m のおもりをつるし、他の一端に質量mの球を乗せた質量の台をつ るす。糸は球の中心を貫いてまっすぐにあけられた穴を通して台に結ばれている。また,台に は球をはね上げる装置が備えてあり,その質量は水に含まれる。球ははね上げられたのち、 糸に沿って、摩擦なしに,鉛直方向に動くものとする。固定された円柱と糸の間にも摩擦はな いものとする。また,重力加速度の大きさを⑨とする。 静止している状態から装置を起動させ,球を鉛直上方にはね上げる。このとき,球は短い時 間内に重力に比べて極めて大きい力を受け,台はその反作用を受ける。 台とおもりは糸で結び つけられているので,この間の糸の張力も大きな値となる。このことに注意して, はね上げら れた直後の球の速さをW台およびおもりの速さを として両者の比を求めよう。運動量の (1) に等しく, おもりが糸 変化に注目すれば,この間に球が台から受ける力積の大きさは から受ける力積の大きさは (2) に等しい。また,台は球と糸の両方から力積を受ける。 ゆ えに,V/W= (3) ･･･① と求められる。 8 球がはね上げられたのち, 台とおもりはそれぞれ等加速度運動をするが, その加速度の大き さは等しく (5)である。 (4) であり,向きは反対である。 この間の糸の張力の大きさは 次に,おもりと球が図2のように円柱にあたることなく最高点に達したとき, それぞれの初 めの位置から上昇した高さをHおよびんとして両者の比H/hを求めよう。 おもりが最高点に達したときの台とおもりの位置エネルギーの和が, はね上げ直後の台とお もりの力学的エネルギーの和に等しいことを用いれば, HはVを用いて (6) とされる。 同様に考えて,んはWを用いて (7) と表される。 ここで, 式①を考慮すれば, 比H/hは m,Mを用いて (8) と求められる。

この問題で弾丸が木片にしている仕事と木片が弾丸にされている仕事は同じだけど、衝突しているから、抵抗力を含めた力学的エネルギー保存則しか成り立たないという認識であってますか？二枚目の写真のFは抵抗力を表しています。

質量 M〔kg〕,長さl [m] の木材を 質量m 〔kg〕 の弾丸で打つ実験を行 った。ただし,弾丸は水平線上を進 み, 木片から受ける抵抗力は常に一 定であるとする。 1 mm Vo M Ⅰ 最初, 木林を固定し, 弾丸を速さvo [m/s] で打つと, 深さd[m] まで入り込んで止まった。 抵抗力の大きさを求めよ。 (2)弾丸が木材を貫くには、はじめの速さはいくら以上でなければ ならないか。

（2）なんですけど、3枚目の写真が私が考えたやつで、力学的エネルギー保存でやったんですけどこれだとダメなのはなぜですか？？お願いします😿

図のように,水平面に対して30°の角度をなす斜面がある。斜面上の点Aから点Bまでは 動摩擦係数μの粗い面となっており,点Bから点Dまでは滑らかな面となっている。点Dに は斜面と直角な壁があり,その壁にばねが斜面と平行に固定されている。AB間の斜面の長さ は2L[m],Bとばねの先端Cの間の斜面の長さはL [m] である。 今,質量m 〔kg〕で大きさの無視できる物体M を斜面上の点Aに置くと,M は静かに滑り 降り始め、ばねと接触した。 その後, 0.2L 〔m〕 だけばねが縮んだ状態でMは一瞬静止し,直 ちに斜面上方へ押し出され, AB間の点Gで再び一瞬静止した。 重力加速度の大きさを g 〔m/s2] として,以下の問いに答えよ。 この大きさの (1)点Aから滑り降りているときのAB間における物体Mの加速度の大きさを求めよ。 (2) ばねに接触する瞬間の物体Mの速さを求めよ。 (3) ばねに接触した物体 M が一瞬静止し, ばねが最も縮んだときのばねの弾性エネルギーを 求めよ。 (4) BG 間の距離を求めよ。 mmmmmmm D 30° B M A