質問です ここでは物体がぶつかっているけど力学的エネルギー保存則が使えるってありますが，摩擦がなかったら使えるんですか？ 撃力みたいなんは発生しないんですか？

46 学 15 保存則 ばね定数kの軽いばねの一端を質量 Mの円筒容器の底 に固定する。質量m の物体Pと容器の間に摩擦はなく, 容器の厚みは無視できるものとする。 重力加速度の大き さをする (1) 図1のように、容器を鉛直にして台上におき, Pを ばねの上端に静かにのせ, P を支えてゆっくり下げて いくとき ばねは最大いくら縮むか。 00000000000 図1 (2) 図1のような状態で,はじめPをばねの上端に静かにのせ、急に Pを放したとき ばねは最大いくら縮むか。 kb 図2 m ベクトル k Vo Mllllllllll m 図3 (3) 図2のように, 容器を滑らかな水平面上におき, 容器を押さえて Pをばねに押しつけてαだけ縮め、 全体が静止している状態で,容 P を同時に放す。 ばねから離れた後のPの速さを求めよ。トルに (4) 図3のように、滑らかな水平面上に静止している容器のばねに Pを水平方向に速さであてたとき, (ア) ばねは最大いくら縮むか。 (イ) やがてP はばねから離れる。 その後のPの速さを求めよ。 (弘前大) Level (1) ★★(2) (3) ★ (4) (7) ★ (1) ★ Point & Hint ばねの力, 弾性力は kx で,その位置

なぜこれは摩擦力のした仕事は-34Jなんですか？ 普通に34Jではないのですか？

122 保存力以外の力の仕事 図のように, なめら かな曲面上の高さ5.0mの所から質量 2.0kgの小物体 が静かにすべりだした。 小物体は水平面上のあらい部分 を通過し,速さが 8.0m/s になった。 動摩擦力がした仕 事は何Jか。重力加速度の大きさを 9.8m/s とする。 5.0m あらい部分 8.0m/s 例題28125,126

この問題を教えてください。 赤線のところが分かりません。 (１)はF＝Mg-Tではないのですか？ ⑵はそれぞれのゼロがなにを意味しているのかが分かりません。

86連結した2物体の運動 図のように, なめらかな 水平面上に置いた質量m[kg]の物体Aに軽い糸をつけ, 軽くてなめらかな定滑車を通して質量M〔kg〕の物体B をつり下げる。 A を静かに放すと, Bはん 〔m〕だけ下降 して床に衝突した。 このとき,Aは水平面上にあった。 重力加速度の大きさをg〔m/s'] とする。 A m M B (1) B が下降している間の糸の張力の大きさを T〔N〕 とすると, B が動き始めてから 床に衝突するまでに,糸の張力が A, B にした仕事はそれぞれいくらか。 ん T を 用いて表せ。 (2) 床に衝突する直前のBの速さはいくらか。 3 ヒント (2) (1)をもとに,(力学的エネルギーの変化) = (保存力以外の力からされた仕事)を使う。

図では重力と運動方向が垂直になると思うのですが、仕事は行われるのですか？

例題 17 力学的エネルギー保存則 図のようになめらかな水平面上の点A を速さ 7.0m/sで通過した小球が,なめら かな曲面をすべり上がった。 小球が達する 最高点Bの高さん [m] を求めよ。 重力加速 0 度の大きさを 9.8m/s2 とする。 7.0m/s 10 指針 垂直抗力は常に小球の運動の向きに対して垂直にはたらくので,仕事をしない。 よって、 力学的エネルギー保存則が成りたつ。最高点 B では,小球の速さは0である。 い 15 解 Step 1 小球には重力 (保存力) と垂直抗力がはたらく。この運動では、垂 直抗力は仕事をしないので, 力学的エネルギー保存則が成りたつ。 Step 2 小球の質量をm[kg] とおき, 点Aの高さを重力による位置エネル ギーの基準とする。 点 運動 エネルギー 重力による 位置エネルギー 15 A 72 1/2m² m×7.02 0 20 各点での運動エネルギーと重力による 位置エネルギーは、表のようになる。 Step 3 点と点Bの間での力学的エ ネルギー保存則より B 0 m×9.8×h 1/12mx7.02+0=0+mx9.8×h よってh= 2.5m 25

どうして153番では1番最初の位置エネルギーを考えないのですか？152番では最初の位置エネルギーをUaと置いているので、153でもそのようにやろうと思ったらうまく行きませんでした。

[知識] 第Ⅰ章 運動とエネルギー 152. 連結された物体と摩擦 図のように,粗い水平 A 面上に置かれた質量Mの物体Aが,なめらかな滑車 を介して,質量mの物体Bと軽い糸でつながれている。 Bを静かにはなすと, Aが距離Dだけすべり, 水平面 M 10000000 D→ B m 上に固定された軽いばねと衝突して, ばねをxだけ押し縮め, 物体A,Bの運動が停止 した。 Aと面との間の動摩擦係数をμ, 重力加速度の大きさをg とする。 Aがばねと衝突する直前の, 物体AとBの運動エネルギーの和と速さを求めよ。 (2)Aがばねと衝突してから停止するまでの間において, ばねの弾性力による位置エ ネルギーの変化を, m, M, D, x, μg を用いて表せ。 思考 記述 三角比 (和歌山大 改) 20.M A B m 153. 動摩擦力と仕事図のように,水平とのなす角が 0の粗い板の上に、質量Mの物体Aを置き, 軽いひもの 一端をAにつなぐ。 ひもは板と平行に張って滑車にかけ, ひもの他端に質量 m (m <M)の物体Bを鉛直につり下 げる。 この状態から物体Bを静かにはなしたところ, 物 体Aは板に沿って下向きにすべり始めた。 Aが板の上を 距離すべりおりたときについて,次の各問に答えよ。 ただし,重力加速度の大きさをg, 板と物体Aとの間の動摩擦係数をμ'とし, 滑車はな めらかに回転できるものとする。 (1) 距離すべりおりたときの物体Aの速さを”とする。 A, B 全体の力学的エネル ギーの変化量 4Eを, M, m, 1, 0, vg を用いて表せ。 (2) 物体Aの速さ”を,M,m, 1, 0,μg を用いて表せ。 ach (3)この運動における物体Aの力学的エネルギーの変化量 ⊿EAは,正,負, 0 のいず れか。 理由とともに答えよ。 ( 12. 奈良女子大改) 例題10

(3)です 120度なんてどっから出てきたんですか

n ① 基本例題16 仕事 解説動画 基本問題129 第Ⅰ章 運動とエネルギー 図のような, 水平となす角が30° のなめらかな斜面 AC がある。 質量 40kgの物体を斜面上でゆっくりと AからCまで引き上げた。 重力加速度の大きさを 9.8 m/s2 として,次の各問に答えよ。 (1) 物体を引き上げる力Fの大きさは何Nか。 (2) 力Fがした仕事は何Jか。 10 (3) 物体にはたらく重力がした仕事は何Jか。 指針 (1) 「ゆっくりと引き上げた」とは, 力がつりあったままの状態で, 物体を引き上げ たことを意味する。 斜面に平行な方向の力のつ りあいの式を立て,Fの大きさを求める。 (2)(3) 「W=Fxcose」 を用いる。 ■解説 (1) 物体にはたらく力は,図のよ うになる。 斜面に平行な方向の力のつりあいか ら、 F=mgsin30° =40×9.8× 8×1/2 = 1.96 × 102N mgsin30° mgcos30° 130° 130° mg 2.0×10N A 130° 10m、 (2)物体は,力Fの向きに10m移動しているの 仕事は, W= (1.96×102 ) ×10=1.96×10° J 2.0×10J (3) 重力と物体が移動する向きとのなす角は 120° である。 重力がする仕事 W' は, W' = (40×9.8)×10×cos120° =-1.96×10 J -2.0×10% J 別解 (3) 重力は保存力であり,その仕 事は, 重力による位置エネルギーの差から求め られる。 点Aを高さの基準とすると,点Cの高 さは10sin30°=5.0mであり, 仕事 W' は, W'=0-mgh=0-40×9.8×5.0 =-1.96×10'J -2.0×10 J I ぞ

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。

物理基礎　 ⑶で、点Aでの位置エネルギーが mgL2sinθ となっているのですが、どう導くのかを、教えてください。

COS180° より 8/26 問題13-2 仕事と力学 の初速度を与える。 ただし, 面と物体との間の動摩擦係数はμ', 重力加速度の大き 図1のように, あらい水平面上の点Aにおいて, 質量m [kg] の物体に大き 9 [m/s2] とする。 以下の問に答えよ。 (1) この物体は点Bにおいて静止した。 点Aと点Bの距離 L, 〔m〕 を, 9, Do, て表せ。 次に、 図2のように, 面を水平から角度0 [rad] 傾けて固定した。先と同様に点で 面下向きに大きさvo [m/s] の初速度を与えた。 する間に、動摩擦力が物体にした仕事 W [J] をg,m, L2, 0,μ' を用いて表せ (3) L2 〔m)をg, vo, μ', 0 を用いて表せ。 図3のように,斜面下方に軽いばねを置き, ばねの下端を斜面に固定した。斜面の角度を 調整し,f'[rad〕 にしたところ、物体は速さの等速運動をして斜面を滑り降りた。 (4) 6''の関係式を表せ。 (5) 物体は速さで滑り落ちながら点Dに達し, 自然長であったばねをx [m] 縮めて一瞬 停止した。ばね定数をk [N/m]としたとき,xをm,k, vo を用いて表せ。 エネルギーの変化=非保存力に 0-vo² = -1/h W L T qwer = voz 295 (2) W=FS.Cost ニートmyLzcost まさ (3)力学的エネルギーの変化ま 0-1/2b/vo² = - Nylgl NL₂COSU = {vo² Lakk = 40² (+ Sindiram. (4)Esino!! 290 L₁ A B 図1 L2 D C 図3 図2 自然長 (3)で、点Aでの位が 「mgLzsint」となっているのですが、 どう導くのかを教えて下さい。 -79-

なんでWがこうなるのですか？負の値を取ることは分かります。

運 は 例題 24 動摩擦力のする仕事とエネルギー 質量m[kg] の物体を傾きの角0の斜面上に置き、斜面に半 沿って上向きに初速度vo [m/s] を与えたところ, 物体は斜面 に沿ってL〔m〕 だけすべって静止した。 物体と斜面との間の 動摩擦係数を求めよ。 重力加速度の大きさをg[m/s] とする。 センサー 29] 摩擦力がはたらくときのよ うに,力の向きと運動の向 きが逆向きのとき,その力 がした仕事は負になる。 センサー 30 摩擦のある面上での運動で は、動摩擦力のした仕事の 分だけ,力学的エネルギー が変化する。つまり 的エネルギーが保存されな い。 (力学的エネルギーの変 化) = (非保存力や外力がし た仕事) 解答 物体にはたらく力は重力,垂 直抗力, 動摩擦力である。 動摩擦力 が仕事をするので、動摩擦力のした 仕事の分だけ力学的エネルギーが変 化する。 物体と斜面との間の動摩擦 係数をμ,動摩擦力のした仕事を W[J] とすると, W= -(μ'mgcos)×L Vo 物理 102 107 108 N 7 mg ここで、力学的エネルギーの変化)=(動摩擦力のした仕事) よ り初めの位置を重力による位置エネルギーの基準面とすると, /1 mx02 + mg × LsinO (12m) したがってμ = 10) - (1/2 mvo+mgx0 = W v₁² - 2gL sino 2gL cos

状態2と状態3で力学的エネルギー保存則が成り立つのはどうしてですか？力学的エネルギー保存則が成り立つ条件は、物体に保存力（重力、弾性力、静電気力など）のみが働く場合なのに、状態2は手が物体を押す力が物体にかかっていますよね？これって非保存力じゃないんですか？

力学的エネルギー保存の法則 ④ 図のように、自然長(m), ばね定数k (N/m〕 の軽いばねが,天井から鉛直につるしてある。 ばねの下端に質量m 〔kg〕 のボールを取り付 けたところ, ばねの長さは (m) となって ボールは静止した。 この状態を状態1とする。 次に, ゆっくりとボールを鉛直上向きに, ば ねの長さが自然長 〔m〕になるまで持ち上げ 静止させた。 この状態を状態2とする。 ここ で重力加速度の大きさをg〔m/s') とする。 を,lo.m.g, kを用いて表せ。 物理基礎 mo mo 状態1 状態2 (2)状態1から状態2までの、ばねの弾性力によるボールの位置エネルギー の変化量を, Lo, L, kを用いて表せ。 また, 状態1から状態2までの, 重 力によるボールの位置エネルギーの変化量を, L, h, m, g を用いて表せ。 (3)状態2においてボールから静かに手を放した。 ばねの長さがんになった ときのボールの速さを, m, g, kを用いて表せ。 力を 〈千葉工業大)