この問題なんですが、初めからよくわからないので途中式や過程を教えていただくと助かります。

3章 いろいろな運動 例題 3-2 1次元での落下運動 高さHのビルの屋上から, 時刻t=0のとき, 物体Pを鉛直上向きに初速度の大きさで投げ 上げた. ただし, 地上を原点とし, 鉛直上向 きに軸をとる. また, 重力加速度の大きさを g とする. (1) この物体についての運動方程式を書き表せ. (2) この運動方程式の初期条件を書け. (3) ある時刻t における物体の速度v(t) を求め よ. (4) ある時刻における物体の位置 x(t) を求め よ. 【解答】 (1) 鉛直上向きにx軸をとるので,物体Pには たらく力は,符号に注意して- mg となる. [運動程ずは H 図 3.14

物理 運動方程式 図もありで説明してもらえるとありがたいです

(重力) = (物体の密度)×(物 1 【4-B-2】質量mのn個の物体が軽い糸でつながれ、 1番目の物体に一定の力Fが加わり, なめらか な水平面上を引かれている。 全体が加速度運動をしているとき、進行方向のi番目の物体と (i+1) 番目の物体をつなぐ糸にはたらく張力 T を求めよ。 但し、 1<i < n とする。

24、25全て分かりません 教えてください！

24 25 PIPPA 速度は問[m/s] (2) 物体Aが物体Bを押す力は何 [N] か。 LL 図のように、質量Mの物体 A と質量mの物体Bを糸で結び、 水平面上でAを大きさ F の 力で引いた。糸は水平方向にAから大きさ TAの力、B から大きさ TB の力を受けるものとす る。 摩擦の影響と糸の質量は無視できるものとして、次の問に答えよ。 (1) 生じる加速度の大きさをaとして､物体Aの水平方向の運動方程式を示せ。 (2) 生じる加速度の大きさをaとして､物体Bの水平方向の運動方程式を示せ。 (3) a を m, M, F を用いて表わせ。 B m - 56- A M 時刻 t = 0 において、 高さんの塔の上から小球を自由落下させると同時に、小球Aの真下 の地上から初速度 UB, 0 で小球Bを鉛直上向きに投げあげた。 鉛直上向きに軸をとり地上を 原点 (x=0)とし、さらに重力加速度の大きさをg = const.) として、以下の問に答えよ。 (※重力加速度とは、重力によって生じる加速度のことである。つまり、 α = -g の場合を考え る。) (1) 時刻 t'における小球Aの位置 TA を求めよ。 (2) 時刻 t'における小球Bの位置 B を求めよ。 (3) 小球AとBが空中で衝突する時刻t を求めよ。 (4) h = 7.84 × 10 [m],vB,o = 3.92 × 10 [m/s], g = 9.81 [m/s2] とするとき、問 (3)で求めた 時刻 te は何[s] となるか。 F

なぜこれはv0tがないのですか？ そしてなぜ加速度が−になってるんですか【1番聞きたいこと】 またこの連立方程式を絵で分かりやすくして教えてくれたら嬉しいです。

Step 3 ◆ 解答編 0.59~63 34 必解 117 材木への弾丸の打ち込み 右図のように、水平でなめ らかな床の上に,質量 M〔kg〕の材木が静止している。この 対して止した。 このとき, 弾丸と材木との間にはたらく水平方向の力の大きさは、 材木に水平方向に質量 m[kg] の弾丸を速さv[m/s]で打ち 込んだとこころ弾丸はある深さだけ材木にくい込み、材木に m v でF[N] であった。この現象については,重力の影響は考えなくてよいものとする。 (1) 弾丸が材木に対して静止したときの床から見た材木の速さはいくらな 弾丸が材木にくい込み始めてから材木に対して静止するまでの間に, 力積の大きさはいくらか。 119 空中での分裂 空止 MOR LESOTH 08.0 弾丸が材本にくい込み始めてから材木に対して静止するまでの時間は (4弾丸が材木にくい込んだ深さはいくらか。 30 A hot 118 ボートから飛び出す人 静水面上を質量 50kgの人が乗ったボートが3.0m/s 速さで動いている。 ボートの後方に向かって人が飛び出したため, ボートの水面に対 る速さは 4.0m/s になった。また, 飛び出した人の速さは人が飛び出した後のボート ら見て 6.0m/sであった。 飛び出した人の水面に対する速さと, ボートの質量はいく か。 ただし、水の抵抗は無視できるものとする。 らか｡ 角 必解

(4)でa=-Aw^2sinwtと、-w^2xがあるとおもうのですが、どっちにも当てはめられるのに、-w^2xじゃないと、だめですか

110章 力学Ⅱ 基本例題 30 単振動の式 図のように,質量 1.0kgの物体が,原点Oを中心と して,x軸上で振幅5.0mの単振動をしている。 x=3.0mの点Pにあるとき、物体は12Nの力を受け -0.50 0 ているとする。 指針 単振動の基本式を用いて計算する。 (1) 運動方程式F=mw'xから角振動数ωを 求め, T=2π/ωから周期を計算する。 (2)(3) x=Asinwt を用いて sinwt を求め, coswt を計算し, 速さを示す式v=Awcoswt から算出する。 また、振動の中心では速さが最 大になる。 おける速度、加 4) (5) a-ω'xを用いる。 加速度の大きさが 最大となるのは,振動の両端である。 解説 (1) 運動方程式F=-mw'xに, 点Pでの値を代入すると, -12=-1.0ײ×3.0 w=4.0 w=2.0rad/s 周期は, 2π T= W ○ 変位 x を表す式 x = Asinwt から, 3.0 = 5.0 sinwt xx (1) 単振動の角振動数と周期を求めよ。 (2) 物体が点Pにあるとき,その速さはいくらか。公ずつぼつが① (3) 振動の中心を通過するとき,物体の速さはいくらか (4) 物体がx=-0.50mの点Qにあるとき, 加速度はいくらか。 I 20 (5) 物体の加速度の大きさの最大値はいくらか。 本例題31 2π 2.0 == 3.14 sinwt 3 5 JESC 3.1s 基本問題 217,218,219 ばね振り子 Q 12N V=Awcasit にもっていく 3.0cm Goog 4 sin'wt+cos'wt=1から, coswt=± 点Pでの速さは, v=|Awcoswt|= 5.0×2.0× <=8 -=8.0m/s 5 (3) 振動の中心では,物体の速さが最大になる v=Aw=5.0×2.0=10m/s (4) 加速度と変位の関係式 α=-ω'x を用い a=-2.02×(-0.50)=2.0m/s2 と、 5 右向きに 2.0r (5) 振動の両端で加速度の大きさが最大とな a=Aw²=5.0×(2.0)²=20m/s2 Q Point 単振動の特徴 単振動において,振動の中心では, 速さが 加速度および復元力の大きさが0となる。 振動の両端では,速さが0. 加速度および 力の大きさが最大となる。

なぜ正負の向きを定めないのですか？

定滑車に糸をかけ,その両端に質量Mとmの物体A, B をつる す。Bは地上に, Aは高さんの所にある。 糸や滑車の質量を無視 し, M> m, 重力加速度の大きさをg とする。 物体Aを静かには なして降下させるとき,次の各量を求めよ。 (1) Aの加速度の大きさα (2) Aをつるしている糸1の張力の大きさ T (3) 滑車をつるしている糸2の張力の大きさS (4) Aが地面に達するまでの時間 t と, そのときのAの速さ 指針 A, B は1本の糸でつながれているので、加速度の大きさαも糸の張力も 体ごとに, はたらく力の合力を求め, 進行方向を正としてそれぞれ運動方程式 解答 (1), (2) A,Bにはたらく力は右図となるので, 運動方程式は A : Ma=Mg-T B:ma = T-mg 2Mm g T=- -g M+m (3)滑車には張力Sと2つの張力 Tがはたらいて, つりあうので m 4Mm これより, a, T を求めると α= a= S=2T= g M+m (4) Aが地面に達するまでに, A はん進む｡ 2h 2(M+m)h a (M-m)g n=12/2012より z/zatよりに h= v=at より v= M-m M-m M+m a 2(M+m)h h M a

(2)の問題で、点CでN＝0だと台車ってレールから離れていないんですか？

発展例題17 鉛直面内での円運動 2 図のような傾斜軌道を下り, 半径rの円形のレール を滑走する台車について考える。 台車の質量をm, 重 力加速度の大きさをgとし, 台車は質点として扱い, 台車とレールとの間の摩擦を無視する。 (1) 台車の出発点Aの高さをんとし, レールの円形 部分の頂点をCとする｡ ∠COB が 0 となる点Bで , Onia2 h レールが台車におよぼす力の大きさNを求めよ。 CORVE (2) 台車が点Cを通過するための,出発点の高さんの最小値ん。 を求めよ。 指針 (1) 力学的エネルギー保存の法則 を用いて,点Bでの速さを求め,台車の半径方 向の運動方程式を立てる。 (2) (1) の結果を利用する。 点Cで N≧0であれ ば,台車は点Cを通過できる。 すなわち, 高さ ん。 から出発したとき, 点CでN=0 となる。 解説 (1) 点Bの高さ は,図から,r(1+cose) と 表される。 点Bでの速さを ひとし,水平面を基準の高 さとして, AとBとで, カ 学的エネルギー保存の法則 を用いると, mgh=mv²+mgr (1+cose). 地上から見ると, 点Bにおいて台車が受ける力 は,重力, 垂直抗力である。 重力の半径方向の 成分の大きさは mg coseであり, 半径方向の rcoso 0 N B: mg mg coso A m 発展問題 212, 213,214 800 CIS ROB 0 O 運動方程式は v² matth img cos0+N...② r 式 ①② から” を消去し, N を求めると Jalmal Un JAD mg N=- (2h-2r-3r cos0) (2) 点Cでの垂直抗力Nは,(1) のNに 0 = 0 を 代入した値で表される。 また, 求める高さん。 は, 点CでN=0 になるときの値である。 (1) の結 LATAR 5 果から,20m2h-5r) ho=- FCC r. Q Point <Point ho=5r/2のとき, 点Cで台車の速 さが0となるわけではなく, ん。 は,力学的エネ ルギー保存の法則だけでは求められない。 N = 0 となるとき, 台車は, 点Cで重力を向心 力とする円運動をしている。

ここの大門2、3が全く手がつきません。 解説お願いします。

速度に比例する摩擦が働く放物運動を取り上げよう。 始めの位置を原点にとって、上向き正のxy座標で考えて 以外に速度ベクトルv= 0 みる。 この場合、 物体には重力ベクトル mg= (_゜ に比例する抵抗力ベク -mg Vy -kvz トルf=-kv= が働く。物体に働く力の合力ベクトルはmg+f=mg-kv= とな -kvI -kvy -mg - kvy る。よって、運動方程式のベクトル式、 F = ma、 の F に mg + f をいれて成分ごとに微分方程式を解けばよい。 問題 2. 以下の問いに答えよ。 (30) (a) この運動について､方向と方向の運動方程式を書け。 (b) 初期条件として､ 水平線から角度0の方向に速度ベクトルの大きさで。 で物体を発射したとする。 各運 動方程式を解いて、 速度ベクトルを時間の関数として求めよ。 y 座標は∞までいけるとして、t→∞ での速度ベクトルを求めよ。 (c) 位置ベクトルを時間の関数として求めよ。 そして t∞で到達できるx座標の最大値を求めよ。 (d) t〜0近傍の Cr, y, T,yの近似式を指数関数のTaylor 展開を用いて求めよ。 このとき、速度に関して はtの1次、座標については2次までとること。 3. 速度に比例する摩擦 (係数k) が働く時に、 真下に初速 vo で投げ下ろす場合の速度を時間の関数として求め よ。 但し、座標は下向きを正としt=0でx=0 とする。(20)

5つの式から赤のマーカーを求めるのですが、どのようにすれば、早く求まるのでしょうか？ 計算を早くしたいです。

{2-2) 糸の両はしを,質量 M1,M2, 半径 a1,a2 の二つの円板に巻きつけ、両円 板を同一鉛直面内にして, 糸の中間を滑らかな針にかけて放すとき,両円板の加速度 を求めよ. 解 張力をT, 両円板の中心の加速度を α1, O2, と運動方程式は なお, Ma=Mıg-T, 1₁₁=a₁T (1₁=1/2·a₁²M₁) M202=M29-T, 1202=42T (I2=1/2a2²M2) 糸の伸びる加速度: +α2=aw1+a2002 以上式より、17021 (11) W02, Tが求められ,次の結果を得る. 3M1+M2 円板加速度 : 3(M1+M2) A1 = 9, 42= 角加速度 : = 回転角速度を (1) W02 とする M1+3M2 3(M₁+M₂) 9 -9, W₂= @₁ T 張力: T 1 01 M₁g T 4M2 4M₁ 2M₁M₂ 3a】 (M1+M2) 3a2 (M1+M2) 9' 3(M1+M2) {2.3} / 前々問で糸の中間を半径 α1, 質量 M」の円板の定滑車にかけるときはどう a2 M₂9 図 15.8

Ⅰ(1)について． ドップラーの式を使って解き，答もあたりましたが，疑問があります．問題文に"われわれから速さv[m/s]で遠ざかっている"とありますが，これは相対的な速度のことだと思います．そうすると，ドップラーの式："f'={(V-v1)/(V-v2)}f"に当てはめ... 続きを読む

Ⅰ 宇宙には活動的中心核をもつ銀河が数多く知られている。 それらの中心部には小サイズで巨大質量の 天体があり、その周りを厚さの薄い分子ガス円盤が高速回転している姿が明らかになってきた。 比較的穏やかな渦巻き銀河M106 は, われわれの銀河から遠く離れていて, 数100km/s もの速さで 地球から後退している。その中心付近から放射されている水蒸気メーザー (波長 入 = 0.0135m) の電波 の観測が野辺山の電波望遠鏡で行われた。 その結果, 図1のようにこの銀河の後退運動によるドップラ 一効果でずれた波長 入 〔〕 付近に数個の強い電波ピークが観測された。 その波長域の最小波長 入 〔m〕, 中心波長 入 〔m〕, および最大波長袖 〔m〕 は -=0.0016, th No -=-0.0020, (19510円)*(30 で与えられることがわかった。 1 No ic 図 1 Ac-do Zo λ2-10 20 -=0.0052 水蒸気メーザーで 輝くスポット 回転 回転 分子ガス円盤 中心天体 図2 (1) 波長 〔m〕 の電波を放射する天体が, われわれから速さ 〔m/s] で遠ざかっているとき,われわ れが観測する波長が入[m] であるとする。 vを入, 入および光速 c を用いて表せ。 (2)c=3.0×10°m/s として, 図1の波長 A, Ac, A に対応するガス塊のわれわれに対する後退速度 ひ1, vc, v2 [m/s] を ] x10m/sの形で求めよ。 には小数第1位までの数字を入れよ。 (3) ひ-vc, |v-vel の値を求めよ。 TEX Ⅰ (3) より | ひ-vc|=|vz-vel となるが, この結果は複数の放射源 ( ガス塊)が全体の中心の周りを高 速回転していることを暗示している。 ⅡI 中心波長 Ac 付近で明るく輝く複数のガス塊の運動の時間変化が調べられた. その結果, これらのガ ス塊は中心から薄いドーナツ状分子ガス円盤の内側端までの距離 Ro=4.0×10m を半径とする円軌道 を一定の速さで回転しているとするとよく理解でき, その速さは Ⅰ (3) で求めたガス塊の後退速度の差 Vo(=|u-vc|=|02-vel) と一致することがわかった。 図2に回転する分子ガス円盤の概念図を示す。 ただし、 万有引力定数をG[N・m²/kg ] とする. (1) 質量M(kg) の中心天体の周りを質量のずっと小さい (m[kg]) ガス塊が半径R [m]の円周上を速さ V [m/s] で万有引力による円運動をしているとき, ガス塊の円運動の運動方程式を記せ。 ●解説 I (1),(2) 天体の出す電波の振動数をfo (=clio) とすると, 長さc+vの 中に fo波長分の振動が含まれるから 研究 λ=c+v_c+v., -.Ao fo (3) Ⅰ(2)の結果より 2-20 20 C この結果に、問題文で与えられた 入=入, Ac, i に対する (^-入o)/20 の値,および c=3.0×10°m/s をそれぞれ代入すると ひ=(-2.0×10-3)×(3.0×10°)= -6.0×10m/s ve=1.6×10-3)×(3.0×10°)=4.8×105m/s v2=(5.2×10-3)×(3.0×10°)=15.6×10m/s ドップラー効果◆ STEFON 波源が速さで後退すると,cの長さに含まれていた波がc+v の長さ に含まれることになって、波長が伸びる。(単泉) ところで, 図のように, ある点を中心に円運動をしている天体から出る 光 (電磁波)を十分に遠方から観測する場合, 中心天体の後退速度をv, ガ ス塊の円運動の速さをVとすると, 点a, c から出る光の後退速度はvc =v, bから出る光の後退速度は dから出る光の後退速度は V, v2v+V である。ゆえに V1-Ve=-V, #PED WAXXENT v2-vc=V となる。逆に,ひ-vc|=|v2-vel であれば,ガス塊の運動が円運動であることが暗示される。 なお、M106 の後退速度はせいぜい106m/s程度で,光速の1/100 以下であるから,相対論的なドップ ラー効果の式ではなく,普通のドップラー効果の式を用いてよい。 観測者 v-v b d V FV v+V a