物理の慣性力の問題です。 加速度の大きさは求められたのですが、時間の求め方がわかりません。 教えてください🙇‍♀️

3 慣性力 p.65 大きさaの一定の加速度で水平な直線上を走っている電車の車内で, 物体を天井か らつり下げていた糸が切断された。このとき,物体の床からの高さはんであった。糸 が切断された後の物体について,車内に静止している人から見た加速度の大きさと, 床に達するまでの時間はそれぞれいくらか。ただし,重力加速度の大きさをgとする。

(4)アで、力学的エネルギー保存則が使える理由を教えてください。(衝突するから力学的エネルギーは失われると思いました) どなたかよろしくお願いします🙇‍♀️

ばね定数をの軽いばねの一端を質量Mの円筒容器の底 に固定する。質量 mの物体Pと容器の間に摩擦はなく, 容器の厚みは無視できるものとする。重力加速度の大き 15 保存則 m A| P P。 k と (1) 図1のように, 容器を鉛直にして台上におき, Pを ばねの上端に静かにのせ, Pを支えてゆっくり下げて いくとき,ばねは最大いくら縮むか。 (2) 図1のような状態で, はじめPをばねの上端に静かにのせ,急に Pを放したとき,ばねは最大いくら縮むか。 さをgとする。 止 図1 x よ M00 m Mllllell m た 図2 図3 3) 図2のように, 容器を滑らかな水平面上におき, 容器を押さえて、 Pをばねに押しつけてaだけ縮め, 全体が静止している状態で,容 器とPを同時に放す。 ばねから離れた後のPの速さを求めよ。 (4) 図3のように, 滑らかな水平面上に静止している容器のばねに, Pを水平方向に速さ voであてたとき, ばねは最大いくら縮むか。 カ あ ー (4)(7) 容器から見ると, Pは近づいてきて, ばね を押し縮め、次に押し戻され, やがて離れる。 最も近づくのは(最もばねが縮むのは)Pが一 瞬止まって見えるときである。つまり相対速度 が0のときであり、容器とPの速度が等しくな ったときを意味している。その速さをuとする。 左向きを正として、運動量保存則より 止まった) m 最接近のとき mm m= Mu +mu m 4= m+M % 一方、力学的エネルギー保存則より,ばねの縮みをdとして 今m= M+mu"+ kd Jいを代入 m 2m+MW+号kdf d=», mM k(m+M) ひとことつけ加えておくと、容器上の人に保存則まで用いさせてはいけな い。保存則は運動方程式に基づくので, 静止系で用いるべきものである。そし て等速度系までは許される(これらをまとめて慣性系とよぶ)。 ただし、慣性力の効果をきちんと考慮すれば、非慣性系でも保存則を用いる ことが可能になる(問題31で扱う)。

(2)以降の解説お願いします！

第3問 空欄 1-6にあてはまる最も適当な答えを解答群から選びなさい。 重力が働かない宇宙空間(慣性系)で, 人工的に重力を発生させる方法の1つは, 円 筒を中心軸のまわりに回転させ, その側面の内側に固定された円筒世界(非慣性系)を 設定することである。この円筒の半径がRのとき, その角速度Ωを1 とすれば, 地球表 面上で感じる重力 (その重力加速度の大きさをgとする)と等しい人工重力を遠心力によ って作り出せる。このときこの世界における力学的現象について考えてみよう。 以下, 円 筒内部は真空とし, 運動はすべて図の平面内で起こるものとする。 拡大図 0° R 0 t%3D0 0 図1 図2(a) 図2(b) 問1 図1のように, 地面(円筒側面)の上に台車を静止させ, その上にばねばかりを載 せる。この状態で物体Aの重さを, ばねばかりで測定するとWだった。この台車を一定 の速さvで円周に沿って円筒の回転の向きに動かしてみよう。すると物体 Aの重さは 2 となる。次に, この台車をいったん静止させ, 逆向きに動かすと 3 の速さで, 物 体Aの重さはゼロとなる。 g|

①、②式をどう変形したら、マーカーのような式になるのでしょうか？ 途中の計算方法を教えてください🙇‍♀️

|基本例題 36 円錐振り子 図1のように、長さ1の糸の一端を天井に固定して, 他端に質 量mのおもりをつるし, 水平面内で等速円運動させる。糸が鉛 直線となす角を0, 重力加速度の大きさをgとする。 (1)-図2は,この運動を真横から見た図である。おもりにはた らく力を名称も含めて図示せよ。 (2) 糸の張力の大きさを S, 角速度をoとして, おもりの回転 半径方向についての運動方程式をつくれ。また, 鉛直方向 についての力のつり合いの式をつくれ。 このおもりの角速度,周期をそれぞれ求めよ。 m 図 2 3) 力の作図をすることから向心力を明らかにし, 運動方程式に代入して, 角速度や 周期を求める。 考える 解説) (1) おもりにはたらく力は右図の通り。 (2) 等速円運動の半径は, Isin0であり, 張力の水平成分が向心力になる ので,運動方程式は, m.lsin 0·o? = Ssin0 mo?lsin 0 = Ssin0 …① 張力 鉛直方向については, 張力の鉛直成分と重力がつり合っているので、 重力 Scos 0 = mg (3) ①, ②式より, mo°lcos 0 = mg よって,角速度ωは, g の= lcos 0 |Scos0 これより,周期Tは, 2元 T= Icos 0 Isine = 2元 の g Ssiné mg おもりとともに動く観測者の立場においては, 慣性力 (遠心力) と張力の水平成分とのつり合いと して m.Isin0.e。I Ssin0の式を立てる。

(d)で、振幅はlと同じだと思って2/3aだと思ったんですけど、なんでQを落とす前の位置から落とした後の振動中心までが振幅になるのか教えてほしいです！！

44 軽いばねの下端に, 質量2mの物体Pと質量m の物体 Qを接合したものをつるすと, ばねは自然長からaだけ 伸びてつり合った。重力加速度をgとする。 (1)ばねのばね定数は(a) させたときの周期は (b) である。 つり合いの状態にあるとき, Qを静かに切り離すと, Pはもとのつり合いの位置から 中心にして, 振幅 (d)|,周期 また,振動の中心を通過するときの速さは(f)|である。 (2) 次にPだけをつるしたばねをエレベーターに付けた場合を考える。 エレベーターが, 上向きに大きさ αの加速度で運動しているとき エレベーター内で見ると, ばねが自然長からaだけ伸びてPは静止 した。aは()|である。 また, Pを上下に振動させたときの周題 であり,物体を上下に振動 P (c だけ上の位置を Q で振動する。 は,(e)の (h倍である。 (高知大 00000000000

鉛直面内の円運動について質問です。 なぜ慣性力の分解した力がmvʙ²/rとvʙになるのですか？ 慣性力は、小球とともに運動してるときの見かけの力ですから静止しているように見える、ということであるのにvがあるのは矛盾しているように思えるのですが…。　 教えてください！！！お... 続きを読む

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 o[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 g[m/s]と,面 から受ける垂直抗力の大きさ Ne[N] を求めよ。 (2) 小球は図の点Cで面から離れたとする。 cosO,をひ。 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, がある大きさ 1lmin &上である必要がある。Umin [m/s]を求めよ。 D .C 9。

この問題の解き方が全然わからないです、よかったらお願いします🙇‍♀️

物 理 1(配点 33点) 図1のように,一様な正方形の板から円筒をくり抜いた物体Qを,なめらかな水平 面上に置く。物体Qの円筒の半径はrで, 円筒面はなめらかである。円筒の中心を点 0とし,AOB および COD をそれぞれ板の各辺に平行な直径とする。水平面にはガイ ドが取り付けられており, 物体Qは水平面上をガイドに沿って AB方向になめらかに 動くことができる。なお, 図2,3,4は,この装置を鉛直上方から見た図である。 ガイド B 0 ガイド 図1 はじめ,図2のように, 物体Qを動かないように固定しておく。質量 m の小球Pを 物体Qの円筒面に接するように水平面上に置き, 円筒面に沿って初速0を与えたとこ ろ,Pは水平面上をQの円筒面に沿って等速円運動をした。 ガイド Q 固定 P. Vo 10 A B r D ガイド 図2 水平面

問4でr-rcosθはどこを指し、なんのために求めたのですか？

m=N。 次に、図2のように物体Qを動がないよすに固定して、質量mの小球PをQの円 2 筒面に沿って速さ v。の等速円運動をさせておく。この状態から, 小球Pが点Aを通過 する瞬間に物体Qの固定を解き,図3のようにQをA→Bの向きに大きさαの加速度 で等加速度運動をさせる。 ガイド Q 水 P A 平 B Vo 0 ma E トート00 D ガイド 図3 問3 物体Qから見た小球Pの運動を考える。このとき, 小球P にはたらく慣性力の 大きさはいくらか。また, この慣性力の向きはどちら向きか。 A→B, B→A, C→D, D→Cのいずれかで答えよ。 B→A F=ma 問4 小球Pが ZAOE=0となる点Eを通過する瞬間の,物体Qに対する小球Pの 速さと,PがQの円筒面から受ける垂直抗力の大きさはそれぞれいくらか。 問5 小球Pが物体Qの円筒面から離れずにQに対して円運動を続けるための, Qの 加速度の大きさαの範囲を求めよ。 くX 2 い2 >rw 20

遠心力について 遠心力は見かけの力なのになぜ考慮するのでしょうか。 見かけの力だったら働いていないと思うのですが… 重力は万有引力と遠心力の合力になっているし、 地球の形は遠心力によって楕円体になっているとかいうのは 遠心力が実体として働いているということではないのでし... 続きを読む

写真の4番から8番まで分からないのどなたか解いてくれませんか？

面上に置く。物体Qの円筒の半径はァで, 円筒面はなめらかである。円筒の中心を点 -0とし, AOB および CODをそれぞれ板の各辺に平行な直径とする。水平面にはガイ 面上に置く。物体Qの円筒の半径はァで, 円筒面はなめらかである。円筒の中心をお 0とし、AOB および CODをそれぞれ板の各辺に平行な直径とする。水平面にはガィ 動くことができる。なお, 図2,3, 4は, この装置を鉛直上方から見た図である。 ガイド B ガイド 図1 に視した はじめ,図2のように, 物体Qを動かないように固定しておく。質量Mの小球Pを 物体Qの円筒面に接するように水平面上に置き, 円筒面に沿って初速 v。を与えたとこ ろ,Pは水平面上をQの円筒面に沿って等速円運動をした。 ガイド Q 固定 1980 P Vo A FO B ガイド 図2 水平 面