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物理 高校生

慣性力 42問4 糸を切ったら小球が下に落ちて小球の重さも考えるのかなと思ってしまったのですが、この問題だと小球が落ちてる途中の加速度を求めているのでしょうか?? それとも小球が底に落ちてもその重さは考えなくて良いのでしょうか、、??

第1章 カと運動 58 慣性力 S7 **42 (14分24 点) 糸でつるされており, その床からの高さはhである。エレベ の大きさをgとする。 このエレベーターを, 鉛直上方へ一一定の大きさFの力で引 き上げるときの運動について考える。上昇加速度の大きさを 4, 小球をつるしている糸の張力の大きさをTとする。 エレベーター(中の人を含む)および小球について, それ 小球 h mea 問1 ぞれの運動方程式として正しいものはどれか。 [Ma=F+T+Mg (ma=-T-mg [Ma=F-T+Mg しma=T+mg [Ma=F-T-Mg ma=T-mg SMa=F-T+Mg (ma=T-mg [Ma=F+T+Mg しma=-T+mg [Ma=F+T-Mg (ma=T-mg [Ma=F-T-Mg lma=T+mg 2② 0 SMa=F+T-Mg 6 (ma=T+mg 問2 エレベーターを引き上げる力カの大きさFはいくらか。 F= ③ (M-m)g 0(M-m)a (M+m)(a+g) 2 (M+m)g 6 (M+m)a 0 Mg 6 (M+m)(a-g) をする ⑤ Ma 問3 小球をつるしている糸の張力の大きさTは, エレベーターが静止している場 合と比べて, 何倍になるか。 a 1-2 g g 0 g 2 1+2 1+9 9 a a g 6 1- a 次に, 力の大きさFを変えないで, 小球をつるしている糸を静かに切ったところ, 上昇加速度の大きさが6に変わった。 問4 エレベーターの上昇加速度の大きさbはいくらか。 m (6_の)台 (a+g) 0 ②a+g) m m M. m 1+ M m 1+ M m aー g M m 0号み1一番 +(1+}9 m lat 「M m M. m m M M こoと るようにA。 O ma-e) 5 m) (6t) 6 が れてから。 小 ーク 216 Or +m)(6-g)

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物理 高校生

⑶です。N≧0だと、0の時に離れてしまうと思ったのですが、なぜN>0ではないのでしょうか。

列題 16 鉛直面内の円運動 図の半径r[m]のなめらかな半円筒の内面の最下点Aに 向かって、質量 m[kg]の小球を水平方向に速さ vo[m/s] ですべらせた。重力加速度の大きさをg[m/s°]とする。 (1)小球が図の点Bを通るときの速さ s[m/s] と, 面 から受ける垂直抗力の大きさ Na[N] を求めよ。 (2) 小球は図の点Cで面から離れたとする。 cos Ooを vo, 9, rで表せ。 (3) 小球が半円筒の最高点Dを通過するためには, Voがある大きさ Umin 以上である必要がある。Umin (m/s] を求めよ。 ID B Vo 解(1)点Aを含む水平面を重 力による位置エネルギー の基準水平面とすると, 慣性力 VB 点Aと点B間での力学 B 的エネルギー保存則より UB° m r NB rcos0_0 1 1 1 2 2 mvo? = 2 mVB 2 mgcos0 mg r + mgr(1 + cos0) よって UB = Vv° - 2gr (1 + cos 0) [m/s] 小球とともに回転する立場で考えると, 点Bで小球には重力,垂 直抗力,慣性力がはたらく。半円筒の中心方向にはたらく力のつり がを…① あいより 2 VB" m r - NB - mgcos0 = 0 の, の式より NB = m Co? - mg(2 + 3cos0) [N] -3③ r (2)点Cでは垂直抗力が0になって面から離れる。 ③式で NB = 0 として 2 Vo° vR - 2gr 3gr (3) 点Dで小球が受ける垂直抗力の大きさ No[N]は, ③式で0= 0と 0= m mg(2 + 3cos0) よって cosθ,= r 2 おくと cos0 =1なので No= m Vo° 5mg r No20であれば, 小球は半円筒を離れずに点Dを通過できる。 よって m Vmin 5mg = 0 より Umin = V5gr [m/s]

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物理 高校生

物理 力学です。(4)のPの運動方程式について、なぜ慣性力を考慮しなくていいのかがわからないです。

10運動方程式 水平面上に置かれた質量 Mの 箱Qの中に質量Mの小物体Pを 入れ、静止状態から箱に外力F, を水平右向きに加えて運動させ る。PとQの間の静止摩擦係数を μo)動摩擦係数をμとし、Qと水平 面の間の動摩擦係数もμとする。重力加速度をgとする。 まず,F=Foのとき,P, Qは一体となって運動した。 (1) 加速度を求めよ。 (2) PがQから受けている摩擦力カの大きさげを求めよ。 (3) P, Qが一体となって運動するためには, Foはいくら以下でなけ ればならないか。その限界値 F,を求めよ。 次に, F= F(> F)として, 静止状態から動かすと, Pは箱Qに 対して滑って動いた。 (4) Pの加速度aとQの加速度Aをそれぞれ求めよ。 (5) はじめPはQの左端から1の距離の所にあったとする。PがQの 左端に達するまでの時間tを求めよ。 最後に,外力は加えず,静止状態から箱Qだけに右向きの初速 voを P F 与える。 (6) Pが1離れた箱の左端に達するためには, voはいくら以上である (鹿児島大+名古屋市立大) べきか。 Level(1)~(4) ★ (5), (6) ★ Point-& Hint (1) P, Qを一体として扱う。 (2) Pだけの運動方程式を考える。 (3) PとQの間に滑りがないので, fは静止摩擦力である。 (4)作用·反作用の法則が大切。 (5), (6)箱Qに対するPの運動(相対運動)を考えるとよい。

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