力学的エネルギー保存の法則から速さと高さはどんな関係にあるか式や言葉で教えて欲しいです

青線が答えです。（i）の求め方を教えてください。

5N (ｱ) 図のように,上部に定滑車をつけた,傾きが 30°の斜面を床に固定した。質量 500g のおもりを斜面 上に置き,おもりとモーターを定滑車に通した糸で結んだ。モーターに 3.0Vの電圧をかけ,糸を等速 で巻き上げて,おもりを斜面に沿って10秒引き上げた。 このときの電流の値は常に100mA で, モータ 一の変換効率は20%であった。 (i) おもりが斜面に沿って引き上げられた距離, (ii)おもりが斜面に沿 って等速で引き上げられている間の, おもりのもつ力学的エネルギーの説明として最も適するものをそ れぞれの選択肢の中から一つずつ選び、その番号を答えなさい。 ただし, おもりから定滑車までの糸は 斜面と平行であるものとする。 また,100gの物体にはたらく重力の大きさを 1N とし,定滑車や糸の質 量は無視でき,おもりと斜面の間にはたらく摩擦はないものとする。 床 意 電源装置 (i)の選択肢 1. 12cm モーター 2. 24cm 3₁ 60cm ま 糸 4. 120cm 斜面に沿って答 引き上げられた (ii)の選択肢 1. 減少していく。 距離 2. 変わらない。 高さ 3. 増加していく。 30° より

(3)の青ペンのところがわかりません。 どうして変位を-4mとして解くのですか

問題 03 相対速度・ 相対加速度 第1章力学 物理基礎 公式 相対加速度 wwwww (Aに対するBの相対加速度)(Bの加速度) (Aの加速度) \ www Aが基準 www 基準を引く 図2のv-tグラフの傾きから, Aの加速度は1.0[m/s], Bの加速度 はαB=2.0〔m/s2] と読み取れるので, 求める相対加速度4AB 〔m/s2] は. aAB = AB-AA= -2.0-1.0=-3.0[m/s2] (3)(1),(2),Aに対するBの相対速度, 相対加速度を求めた。 これより, 時 刻 t = 0 におけるAに対するBの運動のようすを図示すると、下図のように なる。 図1のように,一直線上で運動して いる物体AとBがある。 時刻t=0に おいて,物体AとBは4.0m離れてい て, v-tグラフ (図2) のような等加速 度直線運動をしていた。 ある時間後, 物体AとBは衝突した。 ただし,速度 と加速度は右向きを正にとるものとす る。 有効数字2桁で答えよ。 速度 物体A 0- -4.0m- 図1 2 速 1 物体A 0 V [m/s] 物体B (1)時刻 t = 0 において, 物体Aに対 するBの相対速度はいくらか。 物体B 0 (2) 物体AがBに衝突するまでの物 体Aに対するBの相対加速度はいくらか。 (3) 物体AとBが衝突するまでの時間はいくらか。 0 1 2 経過時間[s] <t=0のとき> 図2 v-tグラフ A (静止) f[s]と同じである。s=uot + 1/2atより、 13.0m/s2 B 1.0m/s - x(m) (4) 物体AとBが衝突する直前の相対速度の大きさはいくらか。 -4.0 0 <弘前大 > はじめのBの位置をx=0[m] とし, 右向きを正とすると, はじめのAの 位置はx=4.0 〔m〕 になる。 (3)で求める時間は, 初速度をv1.0 [m/s], 加速度をa=3.0[m/s2] として, 変位s=4.0[m] となるまでの時間 d₁o 1 -4.0 = 1.0.++ ( (-3.0) t2 2 相対速度 (3t+4) (t-2)=0 これより=-1/3.2 t= 運動している観測者から見た物体の運動を相対運動という。 (解説) (I)「Aに対するBの相対速度」とは, 「Aから見たBの速度」 すなわち「Aと一緒に運動する観測者から見たBの速度」のことである。 公式 (Aに対するBの相対速度)= (Bの速度)(Aの速度) ww Aが基準 wwwwwww 基準を引く 図2のv-tグラフより 時刻t=0において, Aの速度はv=0[m/s], B の速度はv=1.0 [m/s] である。 よって, 求める相対速度 VAB [m/s] は, VAB=UB-VA=1.0-0=1.0[m/s] (2)速度と同じく, 加速度も相対加速度を考えることができる。 この式 (tについての2次方程式) を解くと, t>0なので,t=2= 2.0[s] を選べばよい。 (4) 衝突する直前の相対速度vAB 〔m/s] は,v=vo + atより よって, VAB'=-5.0[m/s] 求める相対速度の 「大きさ」 は, 5.0m/sである。 UAB′ = 1.0+(-3.0) 2.0 (1) 1.0m/s (2)- -3.0m/s2 (3)2.0s (4)5.0m/s 1. 速度 加速度 11

このエネルギーの問題の解き方がわかりません。どなたか教えて頂けませんか？

図に示すように、 粗い水平面上で、 ばね定数k=14N/m の ばねの一端を固定し他端には質量1.0kgの物体を取り付け た。 ばねの自然長の位置から距離sだけ引いて静かに離す と、物体はちょうどばねの自然長位置まで移動して止 まった。物体と水平面との間の動摩擦係数μ'=0.20、重力 加速度は9.8m/s 2 として、以下の文章の(1)~(6)に入る数 字を有効数字2桁で求めて入力せよ。 バネの弾性エネルギーの基準点を自然長にとる。物体を 離した瞬間の運動エネルギーは (1) J、弾性エネルギーは (2) N/m × (s[m])2である。 また、 ばねが自然長になって物 体が静止した時の運動エネルギーは (3) J、弾性エネル ギーは (4) Jである。つまり床面からの摩擦力により物体 が負の仕事をされたために、 力学的エネルギーが減少し た。このエネルギーと仕事の関係より、距離s は (5) cm であることが求められる。 (a) 初期状態 自然長 CC C C C C C C CO (b) 停止状態 自然長 S m O

(２)答えがイとカで、イなのは理解できました。でも、なぜカになるかがわからないです。教えてください。お願いします。

図1のようなすべり台と発射台を使った 図1 装置を用いて, 小球をとばす実験を行いまし た。 摩擦力と空気抵抗は無いものとして,下 の各問いに答えなさい。 小球 ( 常翔学園高 ) すべり台 発射台 [実験1] 発射台をとび出す速さと飛距離 dの関係は、表1のようになった。 図2 発射台 d 表1 v [m/s] 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 d[cm] 20 24 30 36 40 [実験2] すべり始める高さんと飛距離dの関係は、表2のようになった。 図3 h すべり台 発射台 d 表2 h [m] 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 d [cm] 15.0 21.2 26.0 30.0 33.5 36.8 39.7 42.4 45.0

(２)の解き方を教えてください。答えはイカです。お願いします。

図1のようなすべり台と発射台を使った図1 装置を用いて, 小球をとばす実験を行いまし 小球 た。 摩擦力と空気抵抗は無いものとして、下 の各問いに答えなさい。 ( 常翔学園高) [実験1] 発射台をとび出す速さと飛距離 dの関係は,表1のようになった。 すべり台 発射台 図2 発射台 表 1 v[m/s] 10 1.2 1.5 1.8 2.0 d [cm] 20 24 30 36 40 d [実験2] すべり始める高さんと飛距離dの関係は、 表2のようになった。 図3 h すべり台 発射台 d 表2 h [m] 0.10 0.20 0.30 0.40 0.60 0.50 0.70 0.80 0.90 d [cm] 15.0 21.2 26.0 30.0 33.5 36.8 39.7 42.4 45.0

(２)の求め方を教えてください。解説を見てもよくわからないです。答えはイとカです。お願いします。

図1のようなすべり台と発射台を使った 図1 装置を用いて, 小球をとばす実験を行いまし た。摩擦力と空気抵抗は無いものとして,下 の各問いに答えなさい。 小球 ( 常翔学園高) [実験1] 発射台をとび出す速さと飛距離 dの関係は,表1のようになった。 すべり台 発射台 図2 表 1 ひ 発射台 v [m/s] 1.0 1.2 1.5 1.8 2.0 d[cm] 20 24 30 36 40 [実験2] すべり始める高さんと飛距離dの関係は, 表2のようになった。 図3 h すべり台 発射台 表2 h [m] 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 d [cm] 15.0 21.2 26.0 30.0 33.5 36.8 42.4 39.7 45.0

万有引力による位置エネルギーの問題です。 (2)はどのように考えれば良いですか？解き方をお願いします

基本例題 40 万有引力による位置エネルギー 203,204 解説動画 地球の表面から速さで鉛直上方に物体を発射したとき, 到達する最大の 高さんを考える。 地球の半径をR, 地球上での重力加速度の大きさをgとする。 (1) 万有引力による位置エネルギーを考え, vo をg, R, hで表せ。 tva Vo (2)hRに比べて十分に小さいとき, v はどのように表されるか。 iR (3) vo を大きくすると, 物体は地球上にもどらなくなる。 このとき, ひ はいくら以上にすればよいか。 g, R で表せ。 脂趾 万有引力定数G, 地球の質量Mが問題文に与えられていないので, 「GM=gR-」 を用いて

答えはX＝0.6Y＝0.7なんですが、X＝0.7Y＝0.8ではないんですか？

4 力学台車の運動を調べる実験を行った。 あとの問いに答えなさい。なお、この実験で用いた記 録タイマーは1秒間に60回打点するものである。また、摩擦や空気抵抗による影響はないも のとする。 <富山県> 〈実験 〉 図1のように,斜面と水平面がなめらかにつながった台を用意した。 ⑨ 記録テープを後ろに取り付けた力学台車をS点に置いて手で支えた。 ⑦記録テープを記録タイマーに通し、スイッチを入れてから静かに手をはなしたところ、台 I 車は斜面を下ったのち水平面上を運動し、そのようすが記録テープに記録された。 図2のように、記録テープをA点から6打点ごとに区切ってA点からの長さを測定した。 オエの区切りで、記録テープを切り離し、図3のように下端をそろえて方眼紙に貼り付けた。 図 1 図2 図3 記録テープ [cm] 記録タイマー 10 ABCD E F 動力学台車 0.6 2.4 ・5.4 5 9.6 -15.0 長さの単位はcm 0 (1) CE間の力学台車の平均の速さは何cm/sか, 求めなさい。 (2) 次の文は図3をもとに,この力学台車の運動について説明したものである。 [ cm/s] 力学台車は、はじめは一定の割合で速さが増加する運動をするが,手をはなしてから (X)秒後から (Y)秒後の0.1秒の間に (Z) 運動に変化する。 ① 文中の空欄(X)~(Z)に適切なことばや数値を書きなさい。 X [ ] Y [ ② 文中の下線部について、 速さは0.1秒ごとに何cm/sずつ速くな ] Z [

動滑車を用いた問題です。 四角2番を文系でも分かりやすいように教えていただきたいです。 （1）から（3）まではなんとなくでやったら会っていましたが根拠を解説できるまでにしたいです。

問 び, 記号で答えよ。 静かに手を離したあと小物体Aは斜面上をどのように運動するか。 次のアークから1つ選 1 Ⅰ.IIの問いに答えよ。 1 右の表は、いろいろな固体・液体につい 固体の密度(g/cm²) 金 液体の密度(g/cm²) 上昇する 静止 ウ 下降する 19.30 1.00 水 て密度(g/cm)を示したものである。 次 の各問いに答えよ。 銀 小物体Aの移動距離がLのとき、小物体Bの移動距離を求めよ。 10.49 水銀 13.53 8.96 問3 問4 小物体Bの速さがVのとき、小物体Aの速さを求めよ。 問1 体積50cmの金属Xの質量を測定し たところ、135gであった。表をもとに 金属Xの名称を答えよ。 アルミニウム 2.70 小物体Aの移動距離とともに、 次 の小物体Aの各エネルギーはどのよう ア ガラス 2.4-2.6 マグネシウム 1.74 問2 ア1cmの質量が15gの金属 次のア~エのなかで最も密度の大きい金属を選び、記号で答えよ。 エネルギー イ 1m²の質量が5000kgの金属 100mLの質量が600gの金属 エ5cmの質量が4000mgの金属 200 移動距離 22 図2 移動距離 問3 水銀に沈む固体を表から選び、名称を答えよ。 問4 水50mm入った100mL用のメスシリンダーに、銅4gを入れると、体積は何cm 増加するか。 小数第2位を四捨五入し、 小数第1位まで答えよ。 問5 金属に共通した性質ではないものを、次のア~カの中からすべて選び、 記号で答えよ。 イみがくと光る。 ア 水に入れると必ず沈む。 電気をよく通す。 Ⅱ 次の各問いに答えよ。 オ熱をよく伝える。 ウ磁石に引き寄せられる。 30℃で固体である。 問1 次のア~オの性質に適する気体を化学式で答えよ。 ア 都市ガスの原料や火力発電の燃料に使われる。 イ食品に封入し、変質を防ぐために使われる。 ウ 虫刺されの薬や肥料の原料として使われる。 燃料電池や, ロケットの燃料として使われる。 黄緑色の気体で、衣類などの日用品の漂白剤やプールの殺菌などに使う。 (2)問1のウの気体の製法として最も適する2つの物質を次の①~⑦から選び、記号で答えよ。 ① オキシドール ② 塩化アンモニウム ③ 二酸化マンガン ④ 塩酸 ⑤ 炭酸カルシウム ⑥ 石灰水 問81の才の気体の集め方を答えよ。 IIの問いに答えよ。 ⑦ 水酸化ナトリウム 図1のように水平面から30°傾いたなめらかな斜面 上に、糸がつけられた質量 2Mの小物体Aが置かれ、糸 は定滑車と動滑車を通って、 他端が天井についてい る。また、質量の小物体Bは動滑車と糸でつながっ ている。 ただし, 糸および滑車の質量は無視でき、滑 車はなめらかに回転するものとする。 小物体Aと小物 天井一 定滑車 2M 動滑車 なめらかな斜面 130* B 「M 体Bを支える手を静かに離したあとの運動について、 次のページの問い 2023年度 10 問 に変化するか。 図2のア~キのグラフ のうちから1つずつ選び、記号で答え よ。 ① 運動エネルギー ② 重力による位置エネルギー ③ 力学的エネルギー 小物体Bが運動し始めてから経過 時間とともに,次の小物体Bの各エネ ルギーはどのように変化するか。 図3 のア~キのグラフのうちから1つずつ 選び, 記号で答えよ。 ① 運動エネルギー ② 重力による位置エネルギー ③力学的エネルギー エネルギー I I エネルギー エネルギー 経過時間 時間 図3 Ⅱ ギターの弦が発する音の波形をマイクロホンとオシロスコープを 使って観察したものが図1に示してある。 あとの問いに答えよ。 問1 図1の弦よりも太い弦が発する音の波形を図2のアーオのうち から1つ選び、記号で答えよ。 O 問2 図1の弦に次の操作をしたときに発する音の波形を図2のアー オのうちから1つずつ選び、記号で答えよ。 図1 時間 ① 指で押さえて弦を短くしたとき ②より強く張ったとき ③ より弱く弾いたとき /間: 図1の弦の発した音を水中で観察したときの波形をあとの図2のアーオのうちから1つ選 び、記号で答えよ。 ただし、 水中で受け取る音の大きさは変化しないものとする。 位 O 時 2023年度11