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物理 高校生

高校生物理基礎の問題です 赤枠で囲った問題の解説にある 三つの 0 はそれぞれ何エネルギーが 0 であることを示しているのか教えてください。

第5章■仕事と力学的エネルギ リード] D 110 保存力以外の力の仕事 図のように床と斜面 がつながれている。 床のAB間はあらいが、他はなめら かである。 床の一部分にばね定数kのばねをつけ, 一端 に質量mの物体を押しあてて、 ばねを縮めた。 AB間 の物体と床との間の動摩擦係数をμ',距離をS, 重力加速度の大きさをgとする。 (1) ばねを解放したとき, 物体が点Aに達する直前の速さを求めよ。 Ammun B (2) 物体は点Bを通過後,斜面を上り, 最高点Cに達した。 Cの床からの高さんを求めよ。 もどってきた物体がばねを縮めた。ばねの最大の縮みxを求めよ。 →例題 24,113 応用問題 112 仕事と運動エネルギー■ 質量2.0kgの物体が, なめらかな水平面のx軸上の原点Oを速さ3.0m/sで通過 した瞬間から,速度の方向を含む鉛直面内で一定の角0だ け上向きに力F [N] を加えた。 力Fの大きさは移動ととも に右のグラフのように変化する。 また, cos0=0.80 とす る。 111 力学的エネルギーの保存 ばね定数k [N/m] の軽いつる 巻きばねの一端を固定し、他端に質量m[kg] のおもりをつるして, おもりを下から手で持った台で, ばねが自然の長さになるように支 える。 重力加速度の大きさをg[m/s'] とする。 (1) 台をゆっくりおろしていくとき, x [m] だけ下がった位置で台 がおもりを支える力の大きさ F [N] を求めよ。 (2) おもりが台から離れるときのばねの伸びx] [m] を求めよ。 つりあい (3) はじめの状態で台を急に取り去った場合, 最下点でのばねの伸びx2 [m] を求めよ。 (4) おもりの最下点について, x1 と x2 の差が生じた理由を述べよ。 ➡115 (1) 力Fが物体にした仕事Wは何Jか。 (2) 物体が x=10m の点を通過する瞬間の速さは何m/s か。 0 F[N] 8.0 2.0 0 mmmmmm 10m 自然の長さ CQ 10 lllllllllll h ■■ ■■ x (m) -102 ヒント 112 カFの分力 Fcose のみが仕事をする。 (F-x 図の面積) × cos0が,Fのした仕事となる。 てい mi と 放した の 化を Imgs 111 112 ここがポイント 軽いつる巻きばねなのでばね自身の重さは無視できる。 これはばねを縦につるしても、おもりを取 りつけなければばねは伸びないということである。 (1) おもりを支えながら台をおろしていく場合、 おもりは台が上向きに支える力によって仕事をされ、 力学的エネルギーは保存されない。 (1) 台をゆっくりおろしているので, おもりは等速運 動をしている。 よって, おもりにはたらく力はつ りあっている (おもりにはたらく力の合力は0であ る) から,上向きを正として, aより力のつり あいの式はkx+F-mg=0 ゆえに F=mg-kx [N] (2) 台がおもりを支える力が0になるとおもりは台か ら離れる。 (1) の結果において, x=xのとき F0 となるから (3) 台を急に取り去った場合、 おもりには保存力である重力とばねの弾性力のみがはたらくので、力学 的エネルギーは保存される。 0-mg-kx₁ よって mg - [m] (3) 自然の長さの位置を基準水平面とする(図5)。 はじ めの位置と最下点での力学的エネルギー保存則より 0+0+0=0-mgx2+ 100 0=-—-kx (x₂-2mg) 0皿 2mg k 0より [m] (4) 台をゆっくりおろしていく場合は、おもりを支え る力によって負の仕事をされ力学的エネルギーが 減少するが, 台を急に取り去った場合は力学的エ ネルギーが保存されるため。 -xcos 0 自然の 長さ 2.0 第5章■仕事と力学的エネルギー ばねの 0 はじめ 水平面 図b mg 解答 (1) 力Fが物体にした仕事を W [J] とす F(N) 4 ると, F-x 図の面積より 18.0 W= (2.0+8.0)×10 2 cos0=0.80 であるから W=40J 10 (2) x=10mでの物体の速さを [m/s] とすると, 物体の運動エネルギー の変化は、物体にされた仕事に等しいので「1/12m-1/2m -mv² =W₁ よ り 1/23×2.0 × -/1/3×2.0×3.0°=40 Cheeeeeeeeee よってv=7.0m/s 最下点 ここがポイント 力の大きさが変化するので 「W=Fxcose」 の式にFの値を代入することはできない。 力Fの分力 Fcos0 のみが仕事をするので, (F-x 図の面積) × cos0 が F のした仕事となる。 また、物体の運動エネルギーの変化 = 物体にされた仕事の関係が成りたつ。 51 「ゆっくり」 とは 「力のつ りあいを保ちながら」という ことである。 2 (2)の結果と比べると2 信伸びていることがわかる。 したがって, おもりはつりあ いの位置を中心に はじめの 位置を最上点, ばねの伸び の位置を最下点として振動す る。 @__mv²+W= 2mo (はじめ+仕事終わり) を用いてもよい。

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物理 高校生

なぜしたの言葉が当てはまるのか1つづつ解説お願いします🙇‍♀️" (1)作用・反作用 (2)200 (3)0 (4)2 (5)70 (6)10

【6】 さんと 以下の問題についての 空欄に最も適当な語句, 数値を入れよ。 ( 18点) の会話の内容が正しくなるように, 問題 右図のように、なめらかに動く軽い定滑車に軽い綱 を通し、綱の一端に重さが200Nの台をつり下げる。 この綱 の他端を台上に乗った重さが500Nの人が引いた。 台が地面 から離れるためには、人が綱を引く力の大きさをいくらより 大きくしなければならないか。 この問題、人と台との関係が複雑よね、 作用・反作用だとか。 「人と台」 を一つのまと まった「グループ」 として扱えないのかしら。 やってみようよ。 このグループでは, 綱が人を引く力, 綱が台を引く力, 地面が台を押 す力、人にはたらく重力, 台にはたらく重力の5つの力がつり合っていることになるよ。 人が綱を引く力の大きさが200Nのときには, (1) 語句 の法則から綱が人を引く 力も200N になるし、綱が台を引く力も同じ大きさだから、地面が台を押す力は (2) 数値 Nになるわ。 そうすると,台が地面から離れるためには, 地面が台を押す力が (3) 数値 なればいいから, 人が綱を引く力の大きさは,グループ全体の重さ700N の (4) 数値 分の1より大きくしなければならないんだね。 これで解けた! でも、地面を離れた後、このグループ 「人と台」はどんな運動をするんだろう。 人が綱を引く力の大きさが一定のときには, 等加速度直線運動だわ。 簡単のために, 重力加速度を10m/s²としましょうよ。 グループ全体の質量は (5) 数値 kg よ。 この人がグループ全体の重さ 700N に等しい大きさの一定の力で綱を引き続けたとき は、その加速度は (6) 数値 m/s2 になるんだね。 グループとして扱うって 「いいね!」。 NK

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理科 中学生

地震の問題です!(2)の発生時刻の求め方を教えてください🙏

3 地震の揺れを伝える波や地震の揺れについて調べ,次のようにわかったことをまとめました。 これに関して,あとの (1)~(3)の問いに答えなさい。 わかったこと ① 各観測地点では,さまざまな地震計を用いて地震の揺れを観測している。図1は、基 本的な地震計のしくみを表したものである。 ② 地震が発生するのと同時に, 震源からはP波とS波とよばれる波(地震波) があらゆる 方向へと伝わる。 ③ 地震X について、震源からの距離が異なる各観測地点に, 地震Xが発生してからP波, S波が到達するまでにかかった時間を調べ、その結果を,図2のようなグラフに表した ところ, P波とS波が伝わる速さはそれぞれどこでも一定であった。 図 1 回転ドラム (記録紙) wwwww 台 針 (ペン)] ばね ア X: 震度 ウ x : 震度 おもり 揺れる向き 支柱 図2 y:8 y: 10 震源からの距離 (km) 500 400 300 200g 100] P波 (1) 地震計のしくみと地震による揺れの程度について,次の(a), (b) の問いに答えなさい。 (a) 図1の地震計は, 矢印の向きに地面が揺れても、その向きにほとんど動かない部分があるた め,回転ドラムに巻かれている記録紙に地震の揺れのようすを記録することができるしくみ になっている。 下線部の部分として最も適当なものを、次のア~エのうちから一つ選び、そ の符号を書きなさい。 ア 支柱 おもり ウばね エ 回転ドラム y (b) 次の文章は,地震による揺れの程度について述べたものである。 文章中の X にあてはまるものの組み合わせとして最も適当なものを、 あとのア〜エのうちから一つ選び, その符号を書きなさい。 S波 10 20:30~40 50 60 70 地震Xが発生してからの時間[秒] 2010/6 102110 claiztit ある地点における, 地震による地面の揺れの程度を X といい、現在の日本では 0 ~ 7 の y 段階 (階級) に分けられている。 ふつう、地面の揺れの程度は震央付近 で最も大きく, 遠く離れるにつれて小さくなる。 イ x : マグニチュード エ x : マグニチュード 10:20:80 20分45秒 み す。 2592 (はじ (2) 地震Xの揺れを観測したある地点では, 10時21分10秒から10時21分35秒まで、地震Xに よる初期微動が続いた。このことから、図2のグラフをもとに,地震Xが発生した時刻は10時 何分何秒であったと考えられるか, 書きなさい。 (5 = U² - 25 = 6 ku /c 21 150 0 = ² = +6² ² = (3) 水深の浅い海域で発生する地震は,海底の地形を変形させて海水を動かし、その海水が押し せることで海に面した地域に被害をもたらす場合がある。 このような海水による現象を何と S いうか, 書きなさい。 なみ y:8 y:10 み 150 6 - 25

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