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物理 高校生

(2)ではなぜ速さが14だとわかるのですか?(解説もよく分かりません)

物理」 基本問題142,143, 14 基本例題17) 斜方投射と力学的エネルギー 水平な地面から仰角 60°, 初速度 28m/sで小球を投げ出 した。重力加速度の大きさを9.8m/s° として, 次の各間 に答えよ。 B A 28m/s h (1) 高さが17.5mの点Aを通過するときの, 小球の速さ ひはいくらか。 (2) 最高点Bの高さんはいくらか。 17.5m 60° 面を重力による位置エネルギーの基準とすると 力学的エネルギー保存の法則から, 小球は重力のみから仕事をされ,そ 指針 の力学的エネルギーは保存される。 (1) 投げ上げた直後の点と点Aとで, 力学的エ ネルギー保存の法則の式を立てる。 (2) 最高点Bにおける速度 は,鉛直方向の成分が0で あり,水平方向の成分のみ 1 1 -xm×28?= 2 -mu?+m×9.8×17.5 2 ミ 0=441 (2) 最高点における小球の速さは14m/s なので 力学的エネルギー保存の法則から, 0=21m/s 28m/s になる。 ×m×14°+m×9.8×h 2 28cos60°=14m/s 投げ出した直後の点と点B とで、力学的エネルギー保 存の法則の式を立てる。 解説 2 60° h=30m 14m/s (Point 重力による位置エネルギーの基準 計算が簡単になる位置にとるとよい。 (1) 小球の質量をm[kg]とし, 地 基本例題18 弾性力による運動 0.8 基本問題141

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物理 高校生

(2)が分かりません。 どういう式の立て方をしたのか、よく分かりません。 教えて下さいm(_ _)m

(5) 力のつり合いの位置では, 速さは最大になってお 別解 力学的エネルギー保存の法則で求めることもできる リ= Aw で表される。したがって, ひ=0.050×14=10. おもりにはたらく力の合力F[N]はいくらか。ただし, 鈴直下向きを正と。 単振動 »137 例題 34 ばね振り子 軽いばねの一端を固定し, 他端に質量0.10kgのおも りをつるすと,自然の長さから0.050mだけ伸びてつ り合った。このばねを自然の長さにしておもりを支え, 静かに手をはなした。重力加速度の大きさを9.8m/s', πを 3.14とする。 (1) このばねのばね定数&{N/m]はいくらか。 (2) つり合いの位置からょ[mjだけばねが伸びたとき, 0,050m また,このような力がはたらくときの運動の名称を答えよ。 (3) おもりの振動の周期T[s) と振幅A [m]はいくらか。 (4)ばねが自然の長さから0.020mだけ伸びたとき, おもりの加速度の a[m/s]はいくらか。 (5) ばねが自然の長さから0.050mだけ伸びたとき,おもりの速さ [m/s]はい 解答 (1) おもりにはたらく重力 と弾性力のつり合いより, 0.10×9.8-k×0.050=0 したがって、 k=19.6= 20[N/m] (2) F=0.10×9.8-19.6× (0.050 +x) = -19.6.c[N] 変位の大きさに比例し,変位と 逆向きにはたらく力を復元力と いう。復元力がはたらくとき, 物体は単振動をする。 Oセンサー41 弾性力 kX0 つり合いの位置をェ=0 に とり,任意の変位rにお いて物体にはたらく合力が F=-Kr の形で表される 復元力なら,その物体は単 振動する。 0.050m つり合に 重動 01 弾性力 k(0.050-1 のセンサー 42 ばね振り子の周期 T=2¢\k 0.050m m (3) ア=D2xR 水平方向,鉛直方向, 斜面 方向のいずれの振動でも同 じ式で表すことができる。 つり合 0.10 _3.14 V 19.6 =2×3.14×, 7 重力 (UN =0.448… 0.45[s] センサー 43 振幅は単振動の中心と端の間の距離で表されるので 単振動の加速度aは, 中 心(つり合いの位置)でa=0 両端で大きさが最大となり, A= 0.050[m] (4) このとき,エ= -0.030[m]である。 4=土A また, ω=等=14(rad/s) したがって, a=|-e'alより, α=|-14x(-0.030)| =D5.88= 5.9[m/s) のセンサー 44 単振動の速度oは, 中心 (つり合いの位置)で大きさ が最大となり,u#土Aの 両端でp=0 eelllel O ellllele -

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物理 高校生

(2)の問題なのですが、速さの最大を求めるのにvの2乗=の形にしないのはなぜですか?

第一章 00000 発展例題12) ばねと力学的エネルギー保存の法則 発展問題 162 ばね定数kの軽いばねに質量の無視できる皿をのせ, 図(a)のように鉛直に立てる。図(b)のように,質量mの 物体を手でもって皿の上にのせ,急にはなすと物体は振 動を始めた。重力加速度の大きさをgとして,次の各間 に答えよ。 (1) 物体が最下点にきたとき,物体ははじめの高さか ら距離 x。下がっていた(図(c))。xはいくらか。 (2) 物体の速さが最大となるのは,はじめの高さからいくら下がったところか。 TO11年) |0x 3 3 指針 され、その力学的エネルギーは保存される。 (1) 最下点での物体の速さは0である。 (2) 物体の速さが最大となるとき,運動エネル ギーも最大となる。そのときの位置を求める。 解説 準にとる。図(b)の位置と図(c)の位置とで,カ 学的エネルギー保存の法則の式を立てる。 TOS 物体は重力と弾性力だけから仕事を 2mg Xo=0 は解答に適さないので,xo=- 4 (2) 距離x下がった位置での物体の速さをひと する。図(b)の位置とこの位置とで,力学的エ ネルギー保存の法則の式を立てる。 (1) はじめの皿の位置を高さの基 I +xbu -=0 2 -+auと mーー(xー+ 2g ひが最大値をとるときのxは, この式が最大値 mg \2 I 47 x4-+:0×u+x6u-=0 0=x (Bu_"xy)-0 をとるときの値であり、x= mg (8計車な Buz 0% 4

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物理 高校生

Aの位置って速さないんですか?

なめらかな水平面上の壁に,ばね定数 5.0N/m のばねの一端を固定し,他 ばねによる振動と力学的エネルギー 例題20 →基本問題132, 標準問題 135 し 機に質量0.80kgの物体をつける。ばねが自然の長さとなる点Oから物体 を引いて,4.0×10-'m伸ばした点Aで静かにはなすと、物体本は水平面上 を振動した。次の各問に答えよ。 (1)点Aにおける物体の弾性力による位置エネルギーは何Jか。 (2) 物体が点Oを通過するときの速さは何 m/s か。 (3)ばねの縮みの最大値は何mか。 4.0×10-2m r0000000000 O A 「指針物体はばねの弾性力だけから仕事をされるの で、その力学的エネルギーは保存される。 (1) U= kx°を用いて計算する。 (2) 点0では,ばねが自然の長さであり, 物体の弾性力 による位置エネルギーは0である。 (3)ばねの縮みが最大となる位置では, 物体の速さが 0となり,運動エネルギーは0となる。 「解説 (1) 弾性力による位置エネルギーU[J]は, ラ×5.0×(4.0×10-)=x0.80×u* ×0.80×v? 2 v=0.010 ひ=0.10m/s (3) ばねの縮みの最大値をx[m]として, その位置と点 Aとで,力学的エネルギー保存の法則の式を立てると, ;×5.0×x=×5.0×(4.0×10-2)。 x=(4.0×10-2)? x=4.0×10-2m U=ーkx=;×5.0×(4.0×10-3)? Advice ばねにつながれた物体の振動では, 振動の中 =4.0×10-J (2) 点Aと点0において, 力学的エネルギー保存の法 心で速さが最大, 振動の両端で速さが0となる。 則の式を立てると。

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なんでせんで引いたような式になるんですか?

ImHー 例題20 ばねによる振動と力学的エネルギー 基本問題 132, 標準問題 135 なめらかな水平面上の壁に,ばね定数5.0N/m のばねの一端を固定し,他 端に質量 0.80kgの物体をつける。ばねが自然の長さとなる点0から物体 を引いて,4.0×10-2㎡伸ばした点Aで静かにはなすと, 物体は水平面上 を振動した。次の各間に答えよ。 (1) 点Aにおける物体の弾性力による位置エネルギーは何Jか。 (2) 物体が点0を通過するときの速さは何 m/s か。 (3) ばねの縮みの最大値は何mか。 4.0×10-2m FO00000000 0 A 指針物体はばねの弾性力だけから仕事をされるの で,その力学的エネルギーは保存される。 (1) U= kx?を用いて計算する。 (2) 点0では, ばねが自然の長さであり, 物体の弾性力 による位置エネルギーは0である。 (3)ばねの縮みが最大となる位置では, 物体の速さが 0となり,運動エネルギーは0となる。 解説 X5.0×(4.0×10-2)?%3D 2 ×0.80×v v=0.010 リ=0.10m/s (3)ばねの縮みの最大値をx[m] として, その位置と点 Aとで,力学的エネルギー保存の法則の式を立てると, ×5.0×x%3Dー×5.0×(4.0×10-2) 2 2 (1) 弾性力による位置エネルギーUIJ]は, x=(4.0×10-3)? x=4.0×10-°m J=ーkx= ×5.0×(4.0×10-3)* Advice ばねにつながれた物体の振動では,振動の中 心で速さが最大,振動の両端で速さが0となる。 =4.0×10-3J (2) 点Aと点0において, カ学的エネルギー保存の法 則の式を立てると,

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物理 高校生

(3)はなんで運動エネルギーを含めて力学的エネルギーを計算してないのですか?

会めらかなポ平画上の壁に、 ばね定数 5.0N/mのばねの一端を固定し、 他 に資量Q.80ksの物体をつける。ばねが自然の長さとなる点0から物体 引いて、40×10~m伸ばした点Aで静かにはなすと、 物体は水平面上 3~37 ばねによる振動動と力学的エネルギー S20 →基本問題 132, 標準問題 135 事をし る位置 4.0倍 こよる 4.0×10-m 0000000000 0 を家動した。次の谷園に答えよ、 いる。 物体が点0を選過するときの速さは何 m/s か。 ばねの縮みの最大値は何mか。 よる 1 2 物体はばねの弾性力だけから仕事をされるの エネ そのカ学的エネルギーは保存される。 ()び=とを用いいて計算する。 ×5.0×(4.0×10-)=ー×0.80× した 力に =0.010 む=0.10m/s (3)ばねの縮みの最大値をx[m] として、その位置と点 Aとで、力学的エネルギー保存の法則の式を立てると、 による位置エネルギーは0である。 ばねの縮みが最大となる位置では、 物体の速さが ●となり、運動エネルギーは0となる。 (1) 弾性力による位置エネルギーびJ]は、 ;×5.0×xーー×5.0×(4.0×10-) 2 =(4.0×10-) x=4.0×10m 『=ーー×5.0× (4.0×10-9 Advice =0×10J ばねにつながれた物体の振動では、 振動の中 )点Aと点0において、 カ学的エネルギー保存の法 心で速さが最大、振動の両端で速さが0となる。 メ 城日 Hミー

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