高校物理　力学　等速直線運動 問4がわかりません、誰か教えてください

問題 | 図1に示すように直交座標系xyの原点Oから、 初速度voでx軸に対し角度0の方向 に質量mの小球を発射した。 小球は距離だけ離れたなめらかな壁上の点Pで非弾性 衝突を起こした。 この衝突での反発係数をeとする。 重力加速度の大きさを gとし 空気の抵抗や小球の大きさは無視できるとして, 以下の間に答えなさい。 問1 小球が発射されてから壁に衝突するまでの時間 toを求めなさい。 問2 壁に衝突する直前における小球の速度のy軸正方向成分を求めなさい。 問3 小球が壁に衝突したあと, 衝突した点Pよりも軸正方向側に小球がはね返っ たとする。 このときのvoの最小値を求めなさい。 問4 衝突直前の速度ベクトルと水平面のなす角を とする。 このときの tan 卯を求 めなさい。 問5 小球が壁に衝突したときの壁が小球に与えた力積の大きさを求めなさい。 問6 小球は衝突して跳ね返ったのち,点Pと同じ高さのy軸上にある点Qを通過し た。 このときのvo を e, g, l, 0 を用いて求めなさい。

わかりません。 この問題がわかる方、良ければ回答を理解しやすく丁寧にひとつずつ説明していただきたいです。 お願いいたします。

練習1.質量 0.40kgのおもりを軽い糸でつるし、糸の他端を手でもって鉛直方向に運動させ る。重力加速度の大きさを 9.8m/s2 として、次の各問に答えよ。 (1) 一定の速さ4.0m/sで鉛直上向きに引いているとき, 糸の張力の大きさは何Nか。 (2) 糸の張力の大きさを 4.60N としたとき, おもりの加速度はどちら向きに何m/s2か。 (3) おもりを 3.0m/s2の鉛直下向きの加速度で運動させたとする。 このとき,糸の張力の大き さは何Nか。 0.40kg

(5)物体Aにかかる摩擦力の向きがわかりません。 答えには右向きに摩擦力がかかる、とあります。 問題文に、「物体Aは台車を動かし始めると同時に台車上で滑り始めた」とありますが、どっち向きに滑ったのかが分からないので摩擦力の向きも判断できないと思いました。 なぜ右向きなのか教... 続きを読む

Ⅰ 物体の運動に関する以下の問1~問3に答えよ。 重力加速度の大きさを g[m/s] とする。 物体および台車は,以下の各図で紙面内を運動するものとし, 水 平方向の加速度, 速度および変位は, 紙面に向かって右向きを正とする。 また, 床 は水平であるとし、物体の大きさは無視できるものとする。宝 を下る と 問1 質量m[kg]の物体Aが床上に静止している。 図1のように一定の水平な力 F〔N〕を作用させ始めたところ、物体Aは力Fの作用と同時に床上を滑り始め た。物体Aと床とのあいだの動摩擦係数をμとする。 O (1) 滑り始めてから時間 T〔s] の間の物体Aの変位を求めよ。するとき、 (2)距離x] [m〕 滑る間に物体Aが力Fと摩擦力からなされる仕事の和を求め よ。 (3)物体Aが滑り始めてから距離x進んだところで力Fを作用させるのをや めたところ, 物体Aはさらに距離 x2 [m]を滑って静止した。 x2のxに対す る比を求めよ。 X1 物体 A F m 床 図 1

この問題の回答の0はどこから出たのか教えてください

56. 力学的エネルギーの保存なめらかな水平面上を 速さ 2.8m/sで運動していた小球が, なめらかな斜面をす べり上がった。 小球が達する最高点は, 水平面を基準とし て何mの高さか。 重力加速度の大きさを9.8m/s^ とする。 2.8m/s

この問題の(1)についてです。これを物体と同じように回らず外から見る、いわゆる遠心力を考えない場合でも解けますか？

172 回転する円板上の物体 中心を通る鉛直な軸のまわり に回転している円板上,回転軸から距離αの点に小物体がのって いる。円板の回転の角速度をωとし, 小物体と円板との間の静止 摩擦係数をμ, 重力加速度の大きさをgとする。 鉛直線」 W W 間に (1) 物体が円板上に静止しているためには, 角速度 w と a, μg の の関係がなければならない。 (2)この円板の回転軸を鉛直線に対して0だけ傾けて回転させた とき,物体が円板上に静止しているためには,角速度とα, の関係がなければならない。 μg, 0 の間に ω≦ 157

(2)の最初の式で大気圧の存在を考えていないのは問題文のどの表現によるものですか？

例題2-6 第2章 気体分子の運動 151 熱気球 解答 熱を伝えない材料で作った気球がある。 気球は,内部の圧力と外部の圧 力が等しくなるように、抵抗なく膨らんだり、縮んだりすることができる。 また,気球内には加熱用のヒーターが取りつけてある。この気球にヘリウ ムガスをm 〔kg〕 だけ入れて密閉する。 はじめ,ヘリウムガスの温度は To [K] で, 気球の体積は Vo〔m〕 であった。 気球自身の質量とヒーターの質量の和を2m 〔kg〕 とし, 大気圧を Po 〔Pa], 大気の密度を po〔kg/m3], 重力加速度の大きさをg〔m/s2] と する。 次の問いに答えよ。 (1) はじめの状態で気球にはたらく浮力の大きさ F。 〔N〕 を求めよ。 (2) ヒーターでヘリウムガスをゆっくりと加熱したところ, 気球が空中に 浮かんだ。 このときのヘリウムガスの温度T] [K] と気球の体積 V] [m] を求めよ。 ETS (1) 浮力の大きさは、 同体積の大気にはたらく重力の大きさと等しい。 (p.68) Fo= poVog 〔N〕 (2) 気球およびヒーターにはたらく重力 2mg 〔N〕 と気球内のヘリウムガスにはたらく重 力mg 〔N〕 と浮力 po Vig 〔N〕 がつり合う。 2mg+mg = po Vig 3m Po V₁₁ = (m³] この間のヘリウムガスの圧力は一定なので, シャルルの法則が成り立つ。 Vo_V1 To T₁ T₁ -To= Vo =V₁T=3m To (K) 00Vo (S)

なぜ引き合うとしているのですか。逆で考えた場合符号が違い答えが間違ってしまいます。

53.くたてばねによる単振動〉 図のように、なめらかで十分長い直線状の棒 OP を鉛直に立てて 端を水平な床に固定した。 この棒に, 同じ質量mの穴の開いた小さ い物体A,Bを通した。 物体Aには, ばね定数んの軽いばねをつけ, ばねの他端は棒のO端に固定した。ばねは OP 方向のみに伸縮し,棒 と物体A,Bの間に摩擦はないものとする。さらに, 物体Aのばねと は反対側に質量と厚さの無視できる接着剤で物体Bを接着した。 物体 x=0- 物体B 接着剤 物体A A,Bが押しあうときは物体AとBは離れないが,引きあうときは引きあう力の大きさが接 着剤の接着力以上になると物体AとBは離れる。重力加速度の大きさをgとする。 初めに,ばねはその自然の長さからd だけ縮んで, 物体 A, B はつりあいの位置に静止し ていた。図のように,このつりあいの位置を x=0 とし,鉛直上向きを正とするx軸をとる。 (1) 自然の長さからのばねの縮みd を,m, k, g を用いて表せ。 まず, 接着剤の接着力が十分大きく, 物体AとBが離れない場合を考える。 物体Bをつりあ いの位置から6だけ押し下げ, 静かに手をはなすと, 物体AとBは一体のまま上下に振動した。 (2)この振動の周期を,m, k を用いて表せ。 (3)この振動をしているときの物体A, B の速さの最大値を,m, k, bを用いて表せ。 物体AとBが一体のまま運動しているときの両物体の位置の座標をxとする。また,物体 Aが物体Bから受ける力をTとし, x軸の正の向きをTの正の向きとする。 つまり,Tが 正のときは物体AとBは引きあっているが,Tが負のときは押しあっていることになる。 (4)このとき, 物体Bにはたらく力を, m, g, Tを用いて表せ。 x 軸の正の向きを物体Bには たらく力の正の向きとすること。 (5) 物体A, B の運動方程式を考えることで, Tを,m, k, g,x を用いて表せ。 図 (6) Tをxの関数として, -3d≦x≦ とする。 の範囲でグラフに描け。 ただし, ここではb>3d 次に,接着剤の接着力が小さく, 物体 A, B間の引きあう力の大きさが mg 以上になると, 物体AとBは離れる場合を考える。ただし,離れる瞬間の前後で,物体AとBの運動エネル ギーや, ばねの弾性エネルギーは変化しないものとする。 物体Bをつりあいの位置から6だけ押し下げ,静かに手をはなすと, 物体Bは運動の途中 で物体Aから離れた。 (7)運動の途中で物体Bが物体Aから離れるためには,bはある値 6 以上でなければならな い。 bı を,m, k, g を用いて表せ。 (8) 物体Bが物体Aから離れた瞬間の物体Bの速さを,m,k,g. 6 を用いて表せ。

式の立て方はわかるのですが、どうして振動の中心が変わるのかわかりません。教えて頂きたいです🙇

52. <あらい面上で振動する物体の運動〉 ばね定数 質量m 図のように, 水平なあらい床の上に質量mの物 体が置かれている。 物体はばね定数んのばねで壁と つながっている。 右向きにx軸をとり, ばねが自然 の長さのときの物体の位置を原点とする。 次の問い に答えよ。 ただし, 重力加速度の大きさをgとする。 物体を原点より右側で静かにはなす実験を行った。物体を位置 d(> 0) より左側ではなす とそのまま静止していたが,右側ではなすと動きだした。 (1) 物体と床の間の静止摩擦係数μを求めよ。 0 x 物体を位置 x(>d) から静かにはなすと, 物体は左向きに動きだした。 その後, 物体の速 さは位置 x1 (<-d)で初めて0となった。 (2) 物体と床の間の動摩擦係数μ' を求めよ。 (3)物体の加速度をαとして,左向きに運動している物体の位置xでの運動方程式を示せ。 (4) 物体が x から x1 に移動するまでにかかった時間を求めよ。 (5)xo から x1 に移動する間で, 物体の速さが最大となるときの位置と速さを求めよ。 その後, 物体は右向きに動きだし, ある位置 (>d) で再び速さが0となった。 (6)x1 から再び速さが0となった位置に移動する間で, 物体の速さが最大となるときの位置 を求めよ。 (7) 物体の速さが再び0となった位置 x2 を x と x1 を用いて表せ。

熱気球って外気温が低いほど気球内部の気体との温度差がつきやすいから浮かび上がりやすいと聞いたのですが、この問題だと温度差が小さい方が浮かび上がりやすいと言っています。どういうことですか？問の8番です。

3 内部の空気が太陽光で温められて膨張することで浮かび上がる風船を,ソー ラーバルーンと呼ぶ。 ソーラーバルーンの仕組みを、次のような理想的な状況に 基づいて考える。 質量の無視できる薄いゴム膜でできた風船に,質量 M [kg] の箱を接続した装 置を考える。 風船と箱の接続部分の質量は無視できるものとする。 ゴム膜は断熱 材でできているが, 風船内部の気体の温度は外部から上げることができる。 この 装置を、温度T [K] で圧力 [Pa] の大気中に置く。 温度T の空気の密度を 〔kg/m²)とする。 図の左側のように, 風船に,温度T で密度』の空気を封入 したところ,風船内部の空気の体積が Vo〔m ] となり、気球は地上で静止した。 ただし,気球とは,風船内部の空気と装置を合わせたものとする。 P V,T Vo. To f Ite Po. To M 地面 Pos To M 地面 以下の問いを通じて, ゴム膜は自由に伸びるが,風船内部の空気は封入された ままとし,風船内外の空気の圧力は常に等しいとする。 箱自体, 風船と箱の接続 部分、ゴム膜自体の体積は無視できるものとして、風船内部の空気の体積を気球 の体積と考えることとする。 空気は理想気体とみなせるものとし、 気体定数を R[J/ (mol・K)], 重力加速度の大きさをg〔m/s'〕として、以下の問いに答えよ。 問1 風船内部の空気の物質量を [mol] とする。 風船内部の空気の体が Vo であるとき,風船内部の空気の状態方程式を示せ。

(4)なぜ(２)のように力のつりあいではないのでしょうか

図1-1 のように, 台A (質量m) が水平で滑らかな床に置かれている。 Aは床と角度30° をなすなめら 1 かな斜面をもつ。 斜面上の点Pに小物体B (質量2m) を置き, 動き出さないよう手でおさえる。 水平右 向きをx軸の正の向きとし、 鉛直下向きをy軸の正の向きとする。 重力加速度の大きさをgとして,以下の 問いに答えよ。 B P A 30° 図1-1 動く前のB 動いたあとのA 動く前のA 動いたあとのB 図 1-2 最初に, A を床に固定し, Bから静かに手をはなす。 1. Bが斜面を運動しているとき, Bの加速度の大きさをgを用いて表せ。 2.Bが斜面を運動しているとき, Bが斜面からうける垂直抗力の大きさをgmを用いて表せ。 3.Bが斜面に沿ってだけすべり落ちるのにかかる時間をgとを用いて表せ。 つぎに、すべり落ちたBを再び点Pに置いた状態で, A を床に固定せずなめらかに動けるようにし, Bか ら静かに手をはなす。 すると図1-2の破線のように, Bは斜面上を動き, Aは床を水平に左側に動いた。 床 から見たAの加速度の成分をαx, Bの加速度の成分を bx, y 成分を by とすると, Aから見たBの加速 度は斜面に沿った方向を向いていることから 1 (=tan 30°) bx-ax の関係がある。 4.Bが斜面を運動しているとき, Bが斜面からうける垂直抗力の大きさをgとを用いて表せ。