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物理 高校生

なぜバネの右側は考えなくていいんですか? 右側の力で伸びるバネの分と左側の力で伸びるバネの分があるのかなと思ったんですけど…

例題5) 力のモーメント 関連問題→ 25·26 長さ L,質量mの一様な棒の一端を天井にとりつけ, 他端にばね 定数kのばねをつないだ。 あるカでばねを横に引くと, 図のよう の に棒と鉛直方向とのなす角が0となり, ばねは水平になって静止 した。このとき,ばねは自然の長さからどれだけ伸びているか。 正しいものを,下の0~6のうちから一つ選べ。ただし,天井と m, L 棒 ばね 力 k 棒,棒とばねは自由に回転できるようにつながれており,棒とばねは鉛直面内にあるとする。また, ばねの質量は無視できるものとし, 重力加速度の大きさをgとする。 mg 0 2k mgtan0 2た 0の左 mg 2ktan0 の の mg k mgtan0 k mg ktan0 (11. センター本試 [物理I]) 棒は静止しており,任意 の点のまわりにおける力のモーメ ントの和は0である。 指針 点は棒の中点である。棒と天井の接点を基準とすると, 弾性力,重力までのうでの長さは,それぞれLcosé, Lsin0 である。力のモーメントのつりあいの式は, Lsin0 2 ;0 「解説 ばねの伸びをxとすると, ばねの弾性力の大きさは kxであ り,一様な棒なので, 重力の作用 L cos0 kx×Lcos0-mg× Lsin0=0 mgtan0 2k x= mg\ したがって, 解答は2となる。

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物理 高校生

類題1の解き方を教えてください!

例題1 壁に立てかけた棒のつり合い A 水平な床からなめらかで鉛直な壁に,質量 m で長さLの 一様な棒を,壁となす角0で立てかけたが,棒は倒れなか った。棒の重心は棒の中点にある。このとき,棒と床との 接点Bで棒にはたらく静止摩擦力の向きと大きさを答えよ。 ただし, 重力加速度の大きさをgとする。 0 L 5 B 指針 棒にはたらくカを図に描き, 剛体のつり合いの条件を考える。このとき, 力のモーメントのつり合いは任意の点のまわりで考えてよい。 解 図のように,棒には次の力がはたらく。 ·重心Gに,鉛直下向きに大きさ mg の重力 · 壁との接点Aで, 水平右向きに大きさ N,の壁からの垂直抗力 . 床との接点Bで, 鉛直上向きに大きさ N。の床からの垂直抗力 * 床との接点Bで, 水平左向きに大きさFの床からの静止摩擦力 これらの力がつり合っていることから, 次式が 成り立つ。 水平方向:N.-F=0 鉛直方向:N2-mg=0 点Bのまわりの力のモーメントのつり合いより, 10 N, 15 -2 G Lcos0 -N.Lcos0+mg· Lsin0=0 AN。 1 20 式0, 3より, F= -mgtan0 2 mgy よって, 棒にはたらく静止摩擦力は, B 水平左向きにっmgtan0である。 2 Lsin@ 例題1の解では, 点Bのまわりの力のモーメントのつり合いを求めたが、 力のモーメントは任意の点のまわりで考えてよい。上で求めた解を果いて、次 の点のまわりの力のモーメントもそれぞれつり合っていることを礎 類題 25 (1) 点A (2) 点G(棒の重心) (3) 点P(壁からの垂直抗力と床からの垂直抗力の作用線の交点) 全! 古 エ )

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