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物理 大学生・専門学校生・社会人

なぜこのように変換されるのか説明してもらいたいです!

には、惑星は楕円軌道を描いて運動している。 万有引力を受けて運動する このような惑星の運動を考えるには, 2次元極座標を用いるのが便利であ る。そこで,2次元極座標を用いると,質点の速度と加速度がどのように 表され、運動方程式がどんな形に表されるのかを、考えてみよう。 r-y 直交座標系で位置 (x,y)において速度v=(ひょ,ひy)=(エン)をも って運動している質点P を考える。 図 8.2に示 すように, 2次元極座標系での速度成分 (Ur, Up) ~ と -y 直交座標系での速度成分 (vs, vy) の間に は,第6章で考えた回転座標系の場合と同様に, Ur= vxCOS+vy sin y ひ y HP (8.5) r v=vxsin +vy cosp I の関係が成り立つ。 図8.2 速度の極座標表示 質点Pの位置は,(x,y)=(rcos, rsin) と書けるが,Pが運動し の関数であるから, 合成関数の微分により速 は時刻 ているとき 度成分 (x, y) は, v=i=icosp-rsin (8.6) vy=y=isinp+rocos p と書ける。これを (85) 式へ代入して、速度の極座標表示 10r=j (8.7) V₁ = 14 を得る。 この結果は、上のような計算をせずに理解す ることができる。 図 8.3のように, 速度vの動 成分は,動径の増加する割合であり, vr =と書ける。 次に v は,動径に垂直な速度 成分であり, 原点を中心とした一定の半径r の円周に沿った速さである。 したがって, ve は半径r, 中心角の扇形の弧の長さの 増加する割合であり,v=at d ro 図8.3 極座標での速度成分 (x)=r(rは一定)と書ける。また、 は円運動の角速度であるから,v=r=rw は,円運動している質点 118

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理科 中学生

中3物理です。 この問題の(2)をわかりやすく解説お願いしたいです。 答えは4倍です。

力確認 実プリ 運動とエネルギー (ステップ B 1 図1のように、なめらかな斜面上の点Pに、台車Q 図1 を置いて手で支え、静かに手を離した。このときの斜面 を下る台車Qの運動のようすを、1秒間に 60回打点す る記録タイマーで調べた。 紙テープに記録された打点を 6打点ごとに区切り、各区間を図2のようにA~Cとし 図2 た。次に、図3のように、 図1の装置の斜面の傾きを大 きくして、点Pと同じ高さの斜面上の点Rに、台車Qを 置いて手で支え、静かに手を離した。 ただし、摩擦や空 (愛媛) 気抵抗、 紙テープの質量は考えないものとする。 (1) 図2の区間Cの長さを測定すると6.3cm であった。 台車Q 点P 名前 記録タイマー 紙テープ 高さ 水平な床 A B 図3 C 記録タイマー 台車Q R 紙テープ 水平な床 区間Cにおける台車Qの平均の速さは何cm/sか。 (2)斜面を下る台車Qがもつ運動エネルギーが、 台車Qがもつ位置エネルギーの3倍 のとき、台車Qがもつ力学的エネルギーは、 台車Qがもつ位置エネルギーの何倍か。 に適するものを、それぞれ下のア~ウから選びなさい。 (3) 次の文の 台車Qの速さが増加する割合を、 図1と図3で比べると、 1 先端が床に達 する直前の台車Qの速さを、 図1と図3で比べると、 ② 0 ア. 図1の方が大きい イ. 図3の方が大きい ウ. 同じである

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