糸を切断しても気球Bの浮力が変わらないのは なぜですか？

- 17 基質量 M の気球B (内部の気体も含む)が、質量 mの小物体Aを質量の無視できる糸でつるして 定の速さで上昇している。 重力加速度をg とし, 空気の抵抗および物体Aにはたらく浮力は無視でき るものとする。 B (1) 糸の張力Tはいくらか。 A (2) 気球Bにはたらく浮力 Fはいくらか。 また、 外部の空気の密度を p とすると,気球の体積Vはいくらか。 物体Aが地面からんの高さになったとき,糸を切断した。 (3) Aが地面に到達するまでに要する時間to はいくらか。 (4) 糸が切断された後, 気球がさらにんだけ上がったときの気球の速 さひはいくらか。 (信州大)

この問題の(1)と(2)の解き方を教えて欲しいです🙏回答を見ても棒の左端周りの力のモーメントのつり合いがどこのことを指しているのかが分かりません。

134. 棒のつりあい 重さ 60N、 長さ 0.80m の一様な太さの棒を、次のように糸でつる 立て して静止させた。 各図に示された糸の張力の大きさ T1 T2 、 長さxを求めよ。 王意 い。 △ (1) (2) ↑T T₂ (3) O T₁ T₁ T₂ 60° x 41 T₁ |知識 60N 447 0.20 0.60m 120N 例題16

（2）で、静止摩擦係数と向心力っておなじなんですか？名前はどういうときにつかいわけますか？

図 157 ターンテーブル上の物体 半径rのターンテーブ ルの端に,質量mの物体を置く。 物体とターンテーブルとの 間の静止摩擦係数をμ, 重力加速度の大きさをgとする。タ ーンテーブルを角速度で回転させたところ,物体はすべら ずターンテーブルとともに回転した。 (1) このときの物体の速さを求めよ。 (2)物体にはたらく力をすべてあげ,その大きさも求めよ。 (3)次に,角速度を徐々に増していったところ, 角速度が wo をこえた瞬間に、物体はターンテーブルを飛び出した。 wo を求めよ。 ターン テーブル (4) 物体が飛び出した向きを図2に矢印で示せ。 -172 C 図 2 物体 物体 16 か 動 加 (1

（1）で赤マーカーのとこはなんでθだとわかるんですか？

156円錐容器の内側での等速円運動 知内面がなめらかで すりばち形をした器の中で、質量mの小さい物体がすべりなが ら、水平面内の等速円運動をしている。 円錐の母線が水平面と なす角を0, 重力加速度の大きさをg とする。 (1)円運動の速さと軌道の半径rの関係を求めよ。 (2)この円運動の周期Tをg,r, 0 を用いて表せ。 (3)円運動の速さを2倍にしたとき,円運動の周期は何倍にな るか。 作図 157 ターンテーブル上の物 平成 例題 35,170,175 6

この公式は向心力じゃないんですか？遠心力は-ついたりしないんですか？

長さの糸の上端を固定し,下端に質量mのおもりをつ 水平面内で等速円運動させる。 糸が鉛直線となす角 を0とし,重力加速度の大きさをg とする。 どのような運動に見えるか。 (1) おもりとともに回転する観測者から見ると, おもりは m (2) 円運動の周期Tを求めよ。 指針 (1) 重力と糸が引く力と遠心力がつりあっている。 解答 (1) おもりは静止しているように見える。 0 (2) 円運動の半径はr=lsino である。 S おもりとともに回転する観測者から見ると, 重力 mg, Scose 糸が引く力S, 遠心力 「F=mrw?」 の3力がつりあっ ている。よって, 力のつりあいの式は r mrw² Ssine 水平方向: Ssin0mlsin0w²=0 …...① 鉛直方向: Scos0-mg=0 ② ①,②式より S=_mg g W= COS ' coso 周期の式「T=2」より 2 I cos 0 W g 基本例題 36 鉛直面内の円運動 (r=/sin0) [参考] 地上に静止している観測者の立 \ 場で考えると等速円運動の運動 方程式は mrw=Ssin0 となる。 166,167,168,169 解説動画 mg 図のように, なめらかな斜面

（3）についてです。 （3）の外から見た時でも（2）のように物体には慣性力はかかってないんですか？ （3）も（2）と同じように見かけの重力のほうに落ちると思いました。

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。

高校一年生、物理基礎の問題です。（2）で、F＝kx とあるのですが、kは何を表していますか？また、どのように考えればこの式が出てきて、解答にたどり着けますか？ 解説よろしくお願いいたします

26 第1編■運動とエネルギー 基本例題 12 斜面上のつりあい 傾きの角0のなめらかな斜面の下端にばね定数kの 軽いばねの一端をつけ、他端に質量mのおもりをつけ て斜面上で静止させた。 重力加速度の大きさをgとす る。 54,55 解説動画 (1) おもりが受ける弾性力の大きさF 垂直抗力の大きさを求めよ。 m リードC (2) ばねの自然の長さからの縮みx を求めよ。 F=mgsin0 x= 指針 重力を斜面に平行な成分, 垂直な成分に分解し, それぞれの方向のつりあいの式を立てる。 解答 (1) おもりにはたらく力は,重力 mg, 垂直抗力 N, 弾性力Fで ある。 重力を図のように分解 して、斜面に平行な成分のつ りあいより 斜面に垂直な成分 のつりあいより N=mgcoso (2)F=kx より 弾性力 F 垂直抗力 N mg sin O F_mgsinO mmmx 0 mg cose k k mg

J型工具と糸の間の摩擦が無視できたらおもりの重さnmgがそのまま糸の張力の大きさになるのがあまりイメージできないのですがどうしてなんでしょうか？右上に引っ張ってる力があるからなんというか分散されません？

問3 次に,図2のように,右側のおもりの個数をn(n <n) にした状態から,右 側の糸をJ型工具を使ってゆっくり斜め右上に引っ張る。 図2の角度0が 0=30°のとき,棒が杭から受けている垂直抗力の大きさを表す式として正し いものを,後の①~⑧のうちから一つ選べ。 ただし, J型工具と糸の間の摩擦 は無視でき, 30°0≦90°の間に杭の上を棒がすべり出すことはないものと 小球 する。 9 AL L 棒 P 1038 J型工具 3m 3-2 板 杭 糸 ** おもり個 nm ①1/2nmg ⑤nmg O 図 2 ③/3nmg nmg √3 -nmg -nmg 2 32 nmg ⑦2nmg 3nmg

解き方を教えて欲しいです

[知識] 23. 棒とおもりのつりあい 図のように、 長さL、質量 M の一様な太さの棒を粗い水平面上に置き、棒の一端に、 質量mのおもりをつけた軽い糸をつないで、 糸を定滑車 にかけた。このとき、 棒と水平面のなす角、糸と鉛直線 のなす角が、 ともに0となって静止した。 重力加速度の 大きさを」として、次の各問に答えよ。 0 L m (1)点Aを回転軸として、棒にはたらく力のモーメン トのつりあいの式を示せ。 M A (2) おもりの質量mを、M、 0を用いて表せ。 ヒント (1) 棒が受ける糸の張力を、棒に平行な方向と垂直な方向に分解して考える。 14 1章 力学 例題

(3)についてです。 「直方体は滑る前に倒れる」とありますが、どうしてそうだと分かりますか？ また、直方体が滑らないための条件では静止摩擦力が張力T以上(等号もOK)ですが、なぜ「滑る前に倒れる」となると等号は含まれないのでしょうか？ 御回答よろしくお願い致します。

発展例題 剛体のつりあい 発展問題 143 粗い床上 図の点A す。 点A 重さ W, 高さα, 幅6の直方体が置かれている。 b A 直方体の側面に平行で重心を通る断面の点を表 T はじめ直立 て点Bを 水平右向きに大きさTの張力で引いた。 をとりつけ, Tを徐々に大きくすると,やが に静止していたが, a B 次の各問に答えよ。 として倒れた。 (1) 直方 直方体が床から受ける垂直抗力の作用点は, 点Bから 止しているとき, 左向きにいくらの距離にあるか。 a, b, T, W を用いて表せ。 (2) 直方体が回転し始めるのは, Tがいくらをこえたときか。 -b- A (3) 床と直方体の間の静止摩擦係数μは,いくらより大きくなければならないか。 指針 垂直抗力の作用点は, T=0のとき に重力の作用線上にある。 Tを大きくすると,作 用点は徐々に右側にずれていき、やがて底面から 外れたとき, 直方体は点Bを回転軸として倒れる。 解説 b T - 2 W a 式①を② に代入して、 x= (1) 垂直抗力をN. 点 Bからその作用点まで の距離をx, 静止摩擦 力をFとすると, 直方 体にはたらく力は図の ようになる。 鉛直方向 の力のつりあいから, T NA (2) Tを大きくすると, 垂直抗力の作用点は右 側にずれる。 (1)のxが0になるときの張力を T, とすると, 張力がこれよりも大きくなると b T₁ 倒れるので, 0=1/27 ・a T₁=- ・W W 2a b (3) 直方体にはたらく水平方向の力のつりあい から, F=T...③ F B F≤μN 静止摩擦力Fは最大摩擦力μN以下であるの で, W b N=W ... ① 2 式① ③をそれぞれ代入すると, 直方体がすべ らないためには, T≤μW 点Bのまわりの力のモーメントのつりあいか 5, WT ・Ta-Nx=0 ・・・② これからTがμW をこえると直方体はすべ り始める。 直方体はすべる前に倒れるので、 T,<μW b 2a b. -W<μW ">. 2a