理系
水平に等加速度直線運動をする電車内に, おもりが天井から糸でつるされ
きに
の小
円
セミナー209 電車内の慣性力
な
さの
の
ている。 図のように、 電車内の観測者には, おもりは,糸と鉛直方向との
なす角が0となる位置で静止して見えた。 重力加速度の大きさをg とする。
(1)
電車の加速度の大きさはいくらか。
この加速度で電車が走行しているとき, 糸が切れたとする。
(2) 電車内の人から見ると, おもりの運動はどのように見えるか。
(3)電車外で静止している人から見ると、おもりの運動はどのように見えるか。
(1) 電車内からみたおもり
Scaso
(慣性力)
S (張力)
ma
電車外からみたおもり
→a
Scase S
a
Ssino
m
[リード
長さの
つるし
となす
(2)円
① 向
Ssing
mg (重力)
電車内からみると角度日で
静止しているようにみえる。
→力のつりあい
mg
電車外からみると、電車とともに
加速度運動しているようにみえる。
{水平方向は運動方程式
鉛直方向は力のつりあい
水平 S sin-ma=0... ①
水平ssinθ=
ma
鉛直
Scoso-mg=0…②
鉛直 Scoso
-
mg=0
mg
mg
② より S = coso
①に代入 mg
COSO
sino = ma
②よりS= cose
⑨に代入mg.sing-ma=0
coso
mg
[tan
a =
-
ma=0
gtamo
(2) 電車因からみると...
ma
⇒
静止
ma
(m²g² + m²α²
m²(g²+a²)
みかけの重力
mng' = (mg) + (ima)
mg = m√g² + a²
g' = √g+α²
mg
tano = ma
a
=
gtamo
M
(3) 電車外からみると...
K
mg
mg'
mg
mg
(みかけの重力
等加速度直線運動
加速度√g+αで
等加速度直線運動を
する。
7-
mg
糸が切れた後は重力のみが
はたらくため、加速度まで
水平投射となる。