(5)で、私は(4)のグラフから距離を微分して求めたのですが、答えには-がついていました。なぜ答えが違ってしまうのか教えてください😭😭

32 単振動 ばね定数んの軽いばねを滑 らかな水平面上に置き、右端 に質量mの小物体A を付け, 左端を固定する。 ばねの方向 にx軸をとり,ばねが自然長 のときのAの位置を x=0と する。そして,質量 3mの物 ・d Immmmmmm k 00A B20 XC d 体BをAに押しつけて, ばね を自然長からdだけ縮めた後 静かに放す。 -d d2 072 P 1800 m 3m 0 X 2to 3to (1) 動き始めてからしばらくの間は、AがBを押しながら運動する。 このときAがBを押す力の大きさNをAの位置 xの関数として表せ。 (2)AとBが離れるときのAの位置xおよび, 離れた後のBの速さ を求めよ。 (3) 動き始めてからAとBが離れるまでの時間 toはいくらか。 (4) Bを放したときを時刻 t = 0 として, Aの位置 xの時間変化を表 すグラフを上の図に描け。 toでのAの速度vを時刻tの関数としてm, k, d を用いて」 (≧切で 表せ。 の度 Level (1)~(3)(4)(5)★★( 10 Point & Hint Base mmmm (山口大+ 東京学芸大) ばね振り子 (1)作用・反作用と, xが負の値あるこanma 運動方程式を立 周期 T=2πk 振動中心 m

Wacって 緑で合ってますか？

の公式より、T=2 m √ ka • TB =1倍 T=√2k-1 10% TA VRD =2 となる。 ka 7B とすると, ばね振り子の周期 T=221 2m である。以上より, の答 2 電体は正者 西原休日は漁電西なので、いずれも 4C につくる電場の向きはAからBの向きである。AとBの電気 量の大きさQが等しく, AOBOの距離もRで等しい。 した って, AとBがそれぞれ点0につくる電場の強さ Ex, Eaは 等しく, 点電荷による電場の公式より,Ex=E kQ R2 となる。 以上より, AとBが点0につくる電場は,それぞれの電場を合 成して, AからBの向きへ強さ 2kQとなる。 R2 ばね振り子の周 T-2 また,一様な電場から A には左向きに, B には右向きに静電気 力がはたらくことになる。 よって, 一様な電場をかけた直後、リ ングは反時計回りに回転しはじめた。 +Q 一様な電場から 受ける静電気力 +Q リング A 回転をはじめる方向 T: ばね定 質量 点電荷によ 電気量 いる点の電 E=k R: 電場の 遠ざかる く向き。 EA EB 一様な電場 B. B Q -Q 一様な電場から 6 受ける静電気力 2の答 ① 3の答③ 問3 過程1から過程3の状態変化を圧力と体積の関係を表すグラ フに書き換えると,次図のようになる。 状態AとBは同じ温度 なので,それらの温度で決まる等温曲線上にあり,状態CとD も同じ温度なので、それらの温度で決まる等温曲線上にある。 こ こで,圧力と体積の関係を表すグラフの面積は,気体が外部にし た仕事の大きさを表す。 したがって, 気体が外部にする仕事の大 小関係は,グラフの面積を比較すればよい。 次図より,それぞれ の過程で気体が外部にする仕事の大小関係は, Wac<WAB<WAD - 103 -

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の公式より、T=2 m √ ka • TB =1倍 T=√2k-1 10% TA VRD =2 となる。 ka 7B とすると, ばね振り子の周期 T=221 2m である。以上より, の答 2 電体は正者 西原休日は漁電西なので、いずれも 4C につくる電場の向きはAからBの向きである。AとBの電気 量の大きさQが等しく, AOBOの距離もRで等しい。 した って, AとBがそれぞれ点0につくる電場の強さ Ex, Eaは 等しく, 点電荷による電場の公式より,Ex=E kQ R2 となる。 以上より, AとBが点0につくる電場は,それぞれの電場を合 成して, AからBの向きへ強さ 2kQとなる。 R2 ばね振り子の周 T-2 また,一様な電場から A には左向きに, B には右向きに静電気 力がはたらくことになる。 よって, 一様な電場をかけた直後、リ ングは反時計回りに回転しはじめた。 +Q 一様な電場から 受ける静電気力 +Q リング A 回転をはじめる方向 T: ばね定 質量 点電荷によ 電気量 いる点の電 E=k R: 電場の 遠ざかる く向き。 EA EB 一様な電場 B. B Q -Q 一様な電場から 6 受ける静電気力 2の答 ① 3の答③ 問3 過程1から過程3の状態変化を圧力と体積の関係を表すグラ フに書き換えると,次図のようになる。 状態AとBは同じ温度 なので,それらの温度で決まる等温曲線上にあり,状態CとD も同じ温度なので、それらの温度で決まる等温曲線上にある。 こ こで,圧力と体積の関係を表すグラフの面積は,気体が外部にし た仕事の大きさを表す。 したがって, 気体が外部にする仕事の大 小関係は,グラフの面積を比較すればよい。 次図より,それぞれ の過程で気体が外部にする仕事の大小関係は, Wac<WAB<WAD - 103 -

(2)どうしてma=μ’mg-kxになるのですか？ ma=kx-μ’mgではダメなのですか？

実戦 基礎問 31 粗い水平面上の単振動 図のように、摩擦のある水平な床の上に質量m の小物体Aを置き, 自然長Lの軽いばねの一端を取 り付ける。 ばねの他端はばねが水平となるように壁 平右向きに軸をとる。 小物体Aを位置 x=xo (0<x<L) で静かに た。 小物体Aはx軸負の向きに動き出し, Aを放した時刻を0とすると、 に固定する。 また, ばねが自然長のときの小物体Aの位置をx=0とし、 まで達したところで運動の向きが反転し まで達したところで 刻t=t に位置 x=x1 の向きに運動を始め, 時刻 t=t に位置 r=I2 た。ばねのばね定数をた。重力加速度の大きさを、床と小物体の 止摩擦係数をμ,動摩擦係数をμ'として, 以下の問いに答えよ。 (1) 静かに放したときに小物体Aが動き出すための x の条件を求めよ。 (2)位置および時刻を求めよ。 (2) 位置におい 小物体Aの加速 m よって, α- これより 小 単振動 (の一 また、xo か (3) 単振動の (3) 時刻 t=0 から t=tの間で, 小物体Aの速さの最大値を求めよ。 (4) 小物体 (4) 位置 2 を求めよ。 4月 EE 講 Aの加速 (大阪府大 ●粗い床上の単振動 粗い床上を単振動する物体に働く動 力は、往路と復路で向きが逆向きとなり,単振動の中心が る。このことから,運動方程式をそれぞれの場合について立てて考える がある。 ●着眼点 1. 粗い床上の単振動 よって, (2) 中心は [別解] 往路復路でそれぞれ運動方程式を立てる。 でき 2. 弾性力の他に動摩擦力など一定の力が働く単振動 鉛直ばね振り子と同様に考える。(→参照p.62) 3.動摩擦力 (非保存力)が働いていても単振動の力学的エネルギー保 法則を用いることができる。 (→参照 p.68) 解説 (1) 小物体が動き出すためには, ばねの力の大きさkoが最大学 力の大きさμmgを越えていればよいから, す Xo kxo>μmg よって、 > μmg k

(1)自分はバネの縮みが5d−xだと思ったのですが、何故バネの縮みは2d−xになるのですか？

実戦 基礎問 GA 32 ばね振り子と物体の離れる条件 IC 物理 図のように、ばね定数んの軽いばねを円筒の中に入れ,そ の上に質量mの板Aを取り付け、その上に質量mの物体B を静かにのせたところ, ばねが2dだけ縮んでつりあった。 次に,板 A, 物体Bをさらに3dだけ押し込み静かに放すと, しばらく一体となって運動した後, BはAから離れた。 つり m あいの位置を原点とし、 鉛直上向きにx軸をとる。 円筒の内面はなめらかで あるとし, 重力加速度の大きさをg として,以下の問いに答えよ。 (1)板 A, 物体Bが一体となって運動しているときのBがAから受ける垂直 抗力の大きさNを,dを用いて, Aの位置の関数で表せ。 (2) 物体Bが板Aから離れる位置をdを用いて求めよ。 (3) 物体Bが板Aから離れるときのA,Bの速さを求めよ。 (神奈川工大 改) 着

解説のABの電荷から出ている矢印がなぜこの向きなるのか分かりません

点 【解説】 第1問 小問集合 ばねaとばねbのばね定数をそれぞれka, k とする。 a と 今はともに自然長からしだけ伸びているので、おもりAとBの それぞれの力のつり合い式は以下のようになる。 kad=mg, k₁d=2mg AとBの単振動の周期をTA, TB とすると, ばね振り子の周期 これらより, a に対するbのばね定数の比は、2となる。 2m ka 【ポイント】 公式より、T=2= 2 である。以上より, ばね振り子の周期 m TB 2ka T: 周期 問2 帯電体Aは正電荷, 帯電体Bは負電荷なので,いずれも点 の答③ ばね定数の 質量 0につくる電場の向きはAからBの向きである。AとBの電気 量の大きさ Qが等しく,AOとBOの距離もRで等しい。 がって,AとBがそれぞれ点0につくる電場の強さ EA, EBは 等しく,点電荷による電場の公式より,E=EQとなる。 点電荷による電場を 以上より, AとBが点0につくる電場は, それぞれの電場を合 成して,A から B の向きへ強さ 2kQとなる。 R2 R2 また, 一様な電場からAには左向きに, B には右向きに静電気 力がはたらくことになる。 よって, 一様な電場をかけた直後、リ ングは反時計回りに回転しはじめた。 ジ E=kQ 電気量 Qの点電荷から距離離れて いる点の電場の強さ 22 : クーロンの法則の比例定数 電場の向きは Q0 のとき電荷から 遠ざかる向き, Q <0 のとき電荷に近づ く向き。 一様な電場から +Q 受ける静電気力+Q A リング A 回転をはじめる方向 R EA EB B 一様な電場 B -Q 一様な電場から 受ける静電気力 2 の答 ① 3の答③ 変化を圧力と体積の関係を表すグラ A.Bの向き(?)

物理　円運動と万有引力 緑で囲ってある2がなぜつくのか教えてください。

これを解くと 類題 17 ばね定数ん [N/m] の軽いばねの一端に, 質量m[kg]の小球をつけた塩 (1) 小球がつりあいの位置で静止しているときのばねの伸びxo [m]を求め り子を鉛直につるした。重力加速度の大きさをg[m/s] とする。 よ。 (2) ばねの伸びを 3x [m] にし, 手を静かにはなしたところ, 小球は単振 動を始めた。このとき,単振動の振幅 A[m], 周期 T[s], 速さの最 大値v[m/s]を,k,m,g で表せ。 円周率を”とする。 ヒント ばね振り子では,つりあいの位置が振動の中心となる。単振動の振幅は,手を 静かにはなしたときの小球の位置で決まる。 25 25

全くわかりません。 教えてください🙇🙇🙇

1. x 軸上で単振動を行う物体の変位x(t)が,x(t)=(0.60m) sin π 14.0 rad/stで与えられている. 以 w 下の問いに答えよ. 必要であれば,=3.14 を用い, 有効数字2桁で答えよ. (1) 振幅はいくらか. (4) 振動数はいくらか. (2) 角振動数はいくらか. (3) 周期はいくらか. tradis (7) 任意の時刻での速度を表す式 v(t) を示せ. (5) 時刻 t = 6.0s での位相を求めよ. Tein Aradl (6) 時刻 t = 6.0s での変位を求めよ. X0000) 900m (8) 速さの最大値はいくらか. 410 2. 単振動の周期が2sである以下の2つの例について考える. いずれの場合も,質量 0.2kgのおもりが ばねの先端あるいは糸の先端に吊るされているものとする. 必要であれば、 重力加速度の大きさ 9.8m/s2, =3.1 を用い, 有効数字 1桁で答えよ. (1) 鉛直ばね振り子 → ばね定数を求めよ. ma latis radst (2) 単振り子 -> 糸の長さを求めよ. -1.0

物理です (4)の問題の解説で出てくる「2倍だから」の意味がわからないです。なんで2倍になるとわかるのか教えてください。

42-3 おもりをつけた水平ばね振り子 図のように、 ばね定数kのばねの一端を固定し、 他端に質量mの物体をつけてなめらかな水平面上 に置く。物体に糸をつけ、 滑車を通して糸の他端 に質量Mのおもりをつるしたところ、 つりあって 静止した。 重力加速度の大きさをgとする。 (1) つりあって静止しているとき、ばねの自然長か らの伸びはいくらか。 次に、おもりを持ち上げ、 ばねが自然長になる 位置から静かに放す。 k 0700901000000000 m OM (2) 物体が単振動をすることを示せ。 ただし、 ばねが自然長のときの物体の位置を 原点とし、 水平右向きをx軸正の向きとする。 また、 物体が座標 x にあるとき の加速度をαとする。 (3) 振動の中心と周期を求めよ。 (4) おもりの最下点は、 放した位置からどれほど下方にあるか。 (5) 物体が振動の中心を通るときの速さはどれだけか。

(1)(2)の解き方の区別がわかりません。どうして(1)ではAのみに着目した力の式を立ててT=mgとすることができないのでしょうか？

+ チェック問題2 鉛直ばね振り子 ばね定数k, 自然長の軽いばねの両端 にともに質量mの小球A,Bがつけられ ており、Bは天井からつるした軽い糸の先 についている。軸は、Bの位置を原点に して、 鉛直下向き正にとる。 (1) Aをつり合いの位置で静止させたとき (ア)糸の張力Tを求めよ。 (イ)Aの座標」を求めよ。 (2)(1)の状態からばねの自然長の位置ま で,Aを持ち上げ、静かに放した。 (ア)Aを持ち上げた外力のした仕事Wを求めよ。 wwwwwww 12分 (イ) Aが(1)のつり合いの位置を通過するときの速さを求めよ。 (ウ) 糸は張力が2.5mgになると切れる。 糸が切れる直前の ばねの伸びを求めよ。 (x)運動中に糸が切れるかどうか判定せよ。 解説 (1) (ア)糸の張力Tが問われているので. 力のつり合いの式を考える。 図aで2つの小球に 着目した力のつり合いの式より(ばねの弾性力どう しは相殺). Fmgでは?T=mg+mg=2mg……容 000000000 (イ) つり合いの位置でのばねの伸びをdとする。 図aで、Aのみに着目した力のつり合いの式より、 kd=mg よって, d= mg ・① k (自然長) 1- (?)ではよって求める座標ェ」は, 式を立てない なぜAのみの x₁ =1+d=1+ k mg 容 ここまで, まだエネルギーは使っていないよ。 H+d 96 物理基礎の力学 x軸 kd