等速円運動・慣性力の問題です （2）の計算式なんですが、どうやって計算したら答え、N=3mgになるんでしょうか？

(1) 点Bを含む水平面を重力による位置エネルギーの基準水平面とすると 点Aと点B間での力学的エネルギー保存則より よってv= = 1/2mv² +0 = √2gr 0+mgr = (2) 小球とともに運動する観測者から見ると, 点Bを 通過する直前の小球には重力 mg, 垂直抗力 N1, 遠 ONE 2² 心力 m- がはたらいている(図2)。 よって力の r つりあいの式より v² -=0 114 ↓計 Ni-mg-m r (1)の結果を代入して整理すると N=3mg ¥ (3) 点Bを通過すると小球は円運動から直線運動に移 行する(図b)。 小球には重力 mg, 垂直抗力 N2 が はたらくので、力のつりあいの式より N2=mg --(S-0205 8) = DUNG Somm N1 (0 ac 図 a 図 b (0203 mg N2 mg 1)! m 2² r mum formal 53 d DALA RETU u tvarcotorrt 10 0200gift = W (1) it

等速円運動・慣性力の問題です！ なぜS2は力の分解しないのですか？？

解答 の力の成分を考える。 (1)おもりには重力 mg, 糸 a が引く力S1, 糸bが引く力がはたらく。 力のつりあいより 水平方向 : Sisin0-f=0 鉛直方向: Sicos-mg=0....② mg COS A ・① ②式より S1= (2)糸b おもりとともに運動する観測者から見 LICIO ると, おもりには遠心力がはたらき, 糸 にそった方向について力のつりあいが 成りたつ。 a a (3) おもりが最下点を通過する瞬間の速さ S₁ S₁ sin kon Sicos o S2 日 mg sin 0 mg ng 図a SUSIGR 108 b 中編動を始めない? f mg 糸bを切った直後は, おもりには重力 mg,糸 a が引く力 S2 がはたらく。 お もりの速さは0であるから, 遠心力は0である。 糸にそった方向の力の つりあいより 1 よって S2=mg cosou S2-mgcos0=0 FOS 2008 X00=4 大 3 mg cose**. -0 図は左 b SSANDKOS 1 別解 糸にそった

これの2番がどうして円板上で見てるのかがわかりません。

RUS 285.87S ALSPARK 基本例題 18 鉛直面内の円運動 60°/ 図のように、長さの軽い糸の一端を天井の点0に固定 0 し、他端に質量mの小球をつける。 糸がたるまないようにイン して,この小球を鉛直方向と60°の角をなす点Aから静か に放したところ、小球は最下点Bを通過した。 重力加速度 の大きさをg とする。 mo (1) 点B での小球の速さを求めよ。 向 OSTEOALB (20点Bで小球が糸から受ける張力の大きさを求めよ。 abs10 良学土面平 8

（2）の解説で、黄線を引いたmAsin45°の部分がmAcos45°ではないのかなと思うんですけど、違いますか、。 値は同じになるので、例えば記述式の時そのように書いてしまったらバツになりますか。 考え方も一緒に教えて欲しいです。 よろしくお願いします。

実戦ラ 基礎問 12 非慣性系の運動 m 図のように、傾斜角45°のなめらかな斜面をもつ質量 M 〔kg〕 の台が,なめらかで水平な床上に静止している。 質量 m[kg] の小球を初速度 0 [m/s] で頂点から斜面上 を滑らせるとき,台は小球から力を受けて水平左向きに 等加速度運動をする。 その加速度の大きさをA[m/s2] とする。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。 (1) 台とともに等加速度運動する観測者を考え,この観測者から斜面上の小 球を見るとき、小球には,重力, 台の斜面から受ける抗力のほか, 慣性力 が作用しているように見える。 それぞれの力の向きと名称を図示せよ。 カ の向きは、小球の中心を起点とする矢印で記すこと。 (2) 台とともに運動する観測者から見ると, 斜面上の小球は斜面方向下向き に等加速度運動をする。 この運動の斜面方向下向きの加速度α 〔m/s2] と, 小球が台の斜面から受ける抗力 N [N] を m, g, A のうち適当なものを用 いて表せ。 (3) 台についての運動方程式を合わせて考えることにより, A [m/s²], a [m/s²] を M, m, g を用いて表せ。 (新潟大) M 45°

最終的なaAとbBはどうしてこのような式から導かれるのでしょうか？ これまで、相対速度・加速度を「相手」−「自分」で覚えていたのですが、それでは解けなくて、諸々教えていただきたいです！

出題パターン 14 動滑車三 質量mのおもりAと質量3mのおもりBとを 糸で結んで動滑車Pにかけ,動滑車Pと質量 4m のおもり Cとを別の糸で結んで定滑車 Q にかける。 滑車と糸の質量を無視し,重力加速度の大きさをg とする。 A, B, C すべてを同時に静かに放す。 A, B, C それぞれの加速度(下向き正)はいくらか。 解法 慣性力問題の解法4ステップで解く。 STEP1 動滑車PとおもりCの加速合三 から 解答のポイント! 大地から見ると物体A, B は複雑な運動をして見えるが, 動滑車上から見れば, Aは上向きに,Bは下向きにそれぞれ同じ大きさの加速度で動いているように見 度を α とする。 a STEP 2 大地から見たCとPの運動方 程式を立てる (Pの質量は0に注意)。 C: 4ma =4mg-Ti P:0.α = T-2T B : 3mβ =3mg+3ma -T2 RECEN 以上4式より、Cの加速度 α は, STEP3 P上から見ると,A,B には同氏 T2 図4-4のように慣性力が働いて見える。 STEP4 A,BのPに対する加速度を 図のように決めると, 運動方程式は, A:mβ=T2-mg-ma =1/12/ a = g g 見る 対 |大地 a = β- α = SARⱭ ↑ 慣性力ma P S また,A,Bの大地から見た加速度 αA, OB (下向き正) は, a=-β-a=- 5 3 79, 79 ・・・答 P T1 慣性力 3mo AO BO Onie WDM Ti 0203T24 β 対PT2 DeCAT ala ImgB&B 対 対 co nattb T2 4mg 3mg 図4-4 大地

写真のような時、2つ質問したいことがあります。 ①電車内の観測者からは、糸を切られた物体は、左斜　　　　　　　　　　　　　　め方向に落下すると書かれてますが、これは電車の加速度がαで、「物体の速度<電車の速度」となっているからですか？ もし、これが加速度αを持たない等速直... 続きを読む

☆見かけの重力 電車内の観測者から見ると・・･･ ma m Na²+g² m a mg この向きに落下していく 加速度αで運動してる観測者から見ると･･･ 全ての物体に加速度と逆向きにmaの慣性力 運動方程式 ma'm Na²+g2 たのしい | ぶっ

(4)(5)について質問です (4) バネが縮んでから、伸びたばねによって押し返されるところを注目するのはなぜですか？(自分はバネに届く前とd2縮んだ場面について考えようとしていました。) なぜ運動方程式で解こうと思うのですか？ エネルギーでは解けないのですか？ (5... 続きを読む

〔8〕 2008 山形 RS 上には,質量Mの台が垂直面 QR に接して置かれていて、台の上面が水平面PQと同一平面 図のように、水平面PQ上に、大きさの無視できる質量mの小物体が置かれている. 水平面 置かれている. ばね 1, ばね2ともにばね定数はkとし, 質量は無視できるとする. また, 水平面 になっている. 水平面 PQ 上にはばね1が, 水平面 RS上にはばね2が, 一端を壁に固定されて と小物体,台の間の摩擦は無視し,重力加速度の大きさをgとする. vo 小物体をばね1の固定されていない端に接触させ,自然長からd, だけ縮めぞ静かに手を離し た。 ばねが自然長に戻ったところで､小物体はばね1から離れ,水平面 PQ 上を右向きに速さ で運動した. Q(1) vo をm, k, d を用いて表せ. その後,小物体は速さで台に乗り移り、同時に台も動きはじめた. 小物体が台上を時間Tの 間に,台に対して距離だけすべった後、 小物体と台は一体となって水平面 RS 上を右向きに一 定の速さ △ (2) T, V をそれぞれ vo, m, M, g, μの中から必要なものを用いて表せ. (3) を vo, m, M,g,μ を用いて表せ. 台は小物体を乗せたまま, 速さ V でばね2の固定されていない端にあたった.台があたる前の ばね2は自然長であった.その後, ばね2は自然長から最大d2だけ縮み,この間, 小物体は台上 をすべらなかった.ここでは、ばね2が自然長からd2だけ縮むまでの運動を考える. 小物体と台 の間の静止摩擦係数を μo とする. (4) ばね2が自然長からæ (0<x< d2) だけ縮んだとき, 小物体と台の間にはたらく静止摩擦力 の大きさを,m, M, k, æ を用いて表せ. (5) ばね2d2だけ縮むまでの間, 小物体が台上をすべらないためには, ばね1の縮みをい くら以下にしなければならないか.m, M, k, g, μo を用いて表せ. ばね 1 100000001 P 小物体と台の間の動摩擦係数をμとする. で運動した。 小物体 a R 台 2 70000000 S

物理の質問です。 (1)です。 Tを分解するかmgを分解するかで答えが変わります。 今回はmgを分解していますが、どうやったら見分けがつきますか？ 問題文から判断するのでしょうか？ 教えてくださいよろしくお願いします。

がある値vをこえると,小球が面からはなれる。 vを1,0,g を用いて表せ。 (40(4) gを用いて表せ。 ヒント (1)(2) 小球は,重力、張力、垂直抗力を受け、それらの鉛直成分はつりあってい る。また、円の中心方向の成分を向心力として,等速円運動をしている。 例題28 206. 鉛直面内の円運動 長さlの糸の一端に質量mのおも りをつけ,他端を点0に固定して, 振り子とする。 糸が鉛直 方向と角をなすように, おもりを点Aまでもち上げ, 静か にはなした。 おもりの最下点をB, 重力加速度の大きさをg として,次の各問に答えよ。 XO (1) おもりをはなした直後の糸の張力の大きさはいくらか。 Q② 最下点Bにおけるおもりの速さはいくらか。 (3) 最下点Bにおける糸の張力の大きさはいくらか。 ヒント (1) このとき, おもりの速さは0なので, 向心力は0 となる。 (3) おもりは,重力と糸の張力の合力を向心力として円運動をする。 0 0 B A m 例題29

物理の円運動についての質問です。 (1)(a)で、速さvを求めるときに解説では力学的エネルギーの保存の式を立てていますが、これを運動方程式mv^2/r=mgsinθで求めようとすると正答になりません。mgsinθが向心力ではないからでしょうか。 また、解説の図aの点線矢印m... 続きを読む

B....... 2 51. 〈半球内での物体の円運動〉 内半径Rの半球が,図1のように切り口を水平にして固定半球 されている。座標軸は,半球の中心Oを原点とし, z軸を鉛直 方向に, xy平面を半球の切り口にとる。 この半球の内面に接 して運動する質量 mの小球について考える。ただし, 小球と 半球の内面との間の摩擦および小球の大きさは無視できるもの とする。重力加速度の大きさをgとして,次の問いに答えよ。 (1) 図2のように, 小球が半球の内面に接して xz 平面内を運動 する場合を考える。 (a)z軸となす角度が0の位置から小球を静かにはなすとき, 角度0の位置における小球の速さ”および加速度の進行 方向成分αの大きさを, R, m, g, 0, 0 の中から必要な ものを用いて表せ。 (b) 6 が十分小さいとき, 往復運動の周期 T を, R, m, g の 中から必要なものを用いて表せ。 なお、 この場合, sin00 が成りたっているものとする。 (2) 図3のように、小球は半球の内面を半径rの円を描いて一 定の速さで水平に回っている。 (a) このときの円運動の角速度 1 を R,m,r, g の中から i/ Fi .) ... x 小球 m R MOOER 図 1 AZ 10 Oo` 0 図2 AZ lo 応用問題 R m x x

写真の問題の(3)についてなぜ、①の式でPの速度uを マイナスの方向(負の値)にしないのですか？ (Pが左に動くのは自明だと思うのですが…)

EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Q がばね定 数kのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量 m の球Pが速度v で進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度を求めよ。 0となるときだ。 し たがって,このときQの速度も”である。 運動量保存則より mv=mv+Mu (2) ばねの縮みの最大値を求めよ。 (3) やがてPはばねから離れた。 P の速度u を求めよ。 (2) 力学的エネルギー保存則より 1/2mv ² = 1/2mv ² + 1/ Mv² + 1/2kl² mvo= m P 2 1/2mv ²³ = 1/mu²+ + MU² m+M -Vo トク 2物体が動いているとき, "最も"は相対速度に着目 Qから見た Pの運動 Vo v=m u=m±M m+M mmmm M -Vo mM :. 1=₁₁√k(m+M) P.Qの速度は同 ちょっと一言 ここでQ上の人に保存則まで用いさせてはいけない。 保存則や TE 運動方程式は静止系(あるいは慣性系)で用いるべきもの。 ただし, 次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば加速度系で用い ることもできる。 2 g & D (3) Q の速度をひとすると 運動量保存則より mv mu+MU ...... ① ばねは自然長に戻っているから, 力学的エネルギー保存則より 相対速度 0 (m+M)u²-2mvou+(m_M)vo² = 0 Uを消去して整理すると 2次方程式の解の公式より -Vo u=vo とすると, ① より U=0 となって不適(ばねに押されたQは右へ動 いているはず) .. u=m-M m+M ゆる High (3) は P, Q がばねを介して緩やかな衝突をした後と見てもよい。エネル ギーを失わない弾性衝突だから, e = 1の式u-U=-(vo-0) ② わりに用いるとずっと速く解ける。