静止摩擦力＜最大静止摩擦力が成り立たないといけない理由？自分でも調べたりしたんですけどあんまりわからなくてわかりやすく教えて欲しいです😭😭

[解説] 102 第1章 力学 55 回転円板上の小物体のテーマ - 等速円運動に必要な力 ( 向心力) 静止摩擦力のはたらく向き (1) 小物体にはたらく摩擦力は,等速円運 動の向心力なので、大きさはmrω'で, 向きは円の中心向きである。・・・答 小物体が等速円運動するためには、 小物体に対して、常に中心に向くカ をおよぼす必要がある。 この力が向 心力であり、本問の場合, 静止摩擦 (2)小物体が円板上を滑らないためには 静止摩擦力≦最大静止摩擦力 →限界の 力がこの力に相当する。 (向心力) が成り立っていればよい。 したがって mr w²≤μmg ここで,ω=(一定) での範囲を聞か れているので rs- mg 2 答 向心力 |速度 Itnic W (3)(2)と同様に考えて mr w² ≤μ mg ここで,(3)ではr= (一定) でωの範 囲を聞かれているので 仮に, 小物体に向心力がはたらいてい ないとすると, 小物体は速度の向きに 進んでしまい、等速円運動できなくな るよ。 μg w r 物体を円 まさかだけ させるのに不 小物体が滑らないということは,小物体には たらく静止摩擦力が最大静止摩擦力μNに 至っていないということだね。 56 円すい振り子のテーマ → 速度にがり出す • 向心力を用いた運動方程式による解法 遠心力を用いた力のつり合いによる解法 糸の張力の大きさをS, おもりの速さ を”とする。

225番（2）はAsinωtではダメなのですか？

(カ) (キ) 等速円運動の回転角に相 各式は、初期位相が0の場合を示している。したがって、 初期位 相が6のとき、時刻 t における位相は wt+0 となる。 225. 単振動の式 運動の射 の 60 360 W 解答 (1) 2 [rad/s] (2) x=Asin2πft 〔m〕 (3)=2f Acos2ft[m/s] (4) 2πfA [m/s] (5) 4A (m/s²] 単振動における変位の式は、 初期位相が0のとき, 角振動数を ● とすると,「x=Asinwt」 と表される。 また, 振幅をAとすると 速さ の最大値は 「v=Aw」, 加速度の大きさの最大値は 「a=Aω^」 となる。 解説 (1) 角振動数 [rad/s] は, 周期 T [s] を用いて, w= =2と表 T T = される。 「-1」の関係を用いると, 22〔rad/s] W= (2) 原点を正の向きに通過する時刻をt=0とし ており、初期位相は 0 である(図)。 求めるxの 式は(1)の x=0.50mで また、物 6.0sで単 トグラフは 単振動 30 (1) ◎角振 には、 をする で、F 振動 ある。う。 説 I ○初期位 W= と、変位の

(3)のVベクトルと、OPベクトルが垂直なことの証明は理解できたのですが、加速度がOPベクトルと平行であることの証明がよく分かりません。 なぜ、-π^2をOPベクトルに掛け算して加速度が出てくるのでしょうか、、。 この問題のポイント、解き方を教えてください。よろしくお願... 続きを読む

題 89 表される た,加速 RAHO 基 例題 等速円運動 点Pは,原点Oを中心とする半径rの円周上を等速円運動している。 点Pが点 A(r, [①] 0) を出発してt秒後の位置の座標を (x, y), そのときの動径 OP と x軸 とのなす角をtとする。 (1) x, y をt で表せ。 (3) (2)Pの速度,加速度とそれらの大きさを求めよ。 Pの速度はOP と垂直, 加速度はOP と平行であることを示せ。 CHART GUIDE 等速円運動 円周上を運動する点Pの速さが一定である円運動。 右の図において, 動径 OP が毎秒 (ラジアン)だけ 回転するとき, 時刻 t におけるPの位置の座標を (x,y), OP がx軸の正の向きとのなす角を とすると x=rcose,y=rsin0, 0=wt 本間は、 の場合である。 2 y T P(x,y) wt A 0 TX 155 召 答 (1)x=rcosat, y=rsinat dx (2)(1) から == arsinat, dt =πrcos πt dt (2)位置(x,y) d²x また == mrcosat, d²y h= dx 速度 dy dt2 -=-π²rsinлt dt dt dt2 よって 5章 18 速度と加速度 速度=(-πrsinzt, arcosat)(加速度 加速度 a=(-arcosat, πrsinnt) |v|=√(-πrsinzt)2+(πrcoszt)' =πr 速度の大きさ 加速度の大きさ =√rcosat)+(-πrsinnt)'='r (3) OP= (rcosπt,rsinxt) で, TOP = 0 から OP YA ひ したがって,速度は OP と垂直で ある。また, 0 a=-²(rcosлt, rsinлt) =-л²OP 100g -r から,加速度àは OP と平行である。 081 t P(x,y) dxdy dt² dt² (3) a=(a1, a2), (by, b2)のとき a±à·b=0 a ba=kb を利用する。 atyat A r (kは実数) 加速度αは原点Oに向か うベクトルであり,大きさ は線分 OP の長さに比例す る。 nia-Tanie (S)

(8)と(9)の次元がおかしいと思うのですがこれで本当に合ってますか？🙇‍♂️ (8) 見かけの重力加速度がg´=2gで答えが1/√2倍ではないでしょうか？ (9) 前問で普通の(加速度運動をしていない)振り子が単振り子として振動する条件がv²<=2gl(θが常にπ/2... 続きを読む

問2 図1の単振り子を加速度 a〔m/s']で水平方向に等加速度運動する車に乗 せた。単振り子を車内で観察すると、 図2のように糸が斜めに傾き, 小球は 点Pで静止していた。 このときの糸の張力は2mg 〔N〕 であったとすると, 糸が鉛直下向きとなす角度は (6) 〔rad〕, 車の加速度αは (7) [m/s]である。 また, 点Pを中心として小球を小さく振動させ ると,その周期は (1) の (8)倍となる。 倍となる。 (1) この小球を再び点Pに静止させた後,糸に垂直な方向に速さ” [m/s] で 打ち出した。 このとき糸がたるむことなく小球が点0を中心に円運動を行 うためには,12≧ (9) という条件を満たす必要がある。 P a 0 g =2

教えてください。

下図のような, 半径rのなめらかな円筒面に向けて 質量 m の小物体を大きさの初速度でなめらか な水平面からすべらせる。 重力加速度の大きさを gとする。 B vo To my (1)図の点 A を通過するときの,小物体が面から受ける垂直抗力の大きさを求めよ。 (2)小物体は点 B で面から離れた。このときのcosはいくらか。

（a）がなぜ誤りなのですか？ 観測者から見ると音源が動いていても動いていなくても音の速さは同じと解説では書いてあったのですが、そうだとしたらなぜドップラー効果は音源の速度も加味するんでしょうか？ どなたか教えてください🙇‍♀️ 答えは④です。

音源が等速円運動している場合(図1)と観測者が等速円運動している場合(図3) の音の速さや波長について考える。 問5 次の文章(a)~(d)のうち、正しいものの組合せを,後の①~⑥のうちから一つ 選べ。 (a)図1の場合,観測者から見ると,点Aを通過したときに出した音の速さ の方が,点Bを通過したときに出した音の速さより大きい。 (b)図1の場合,原点0を通過する音波の波長は,音源の位置によらずすべ て等しい。 (C) 図3の場合,音源から見た音の速さは, 音が進む向きによらずすべて等し い。 (d) 図3の場合,点Cを通過する音波の波長は,点D を通過する音波の波長 より長い。 (a)と(b) ②(a)と(c) ③(a)と(d) ④(b)と(c) W⑤(b)(d) ⑥(c)と(d) 音源 D 0 0 B 図1(再掲) 観測者

等速円運動の速度vは v=rωですが、単振動の単元では、速度は v=Aωcosωtとあります。 なんで単振動のところでは、cosωtが付くのですか？

2枚目の写真に書いてある問題についてなのですが、解答は相対速度を使って何をしているのかよくわからないです。教えてください。

56 力学 18 18 保存則 57 滑らかで水平な床に,質量 Mの箱が置かれ、中央の位置 で質量mの小球Pが長さの 糸でつり下げられている。 重 力加速度をg とする。 P m M A I図の静止状態で, Pだけに水平右向きに初速vo を与える。 (IPが最高点に達したときの箱の速さを求めよ。ただし,Pは箱 には衝突しないものとする。 (2)そのとき糸が鉛直方向となす角を0 として, cos O を求めよ。 II. 糸が鉛直方向と角をなす位置AまでPを移し, 全体が静止した 状態でPを静かに放す。 SPが最下点に達したときのPと箱の速さをそれぞれ求めよ。 (2)摩擦がないので、力学的エネルギー保存則が成り立つ。P は I-lcos bo だけ高い位置にきたから 1/12mus²=1/23mv+1/2M+mg(1-lcos 0。) (1)のv1 を代入して cos を求めると Mv2 難しいこと考えないでこれで+Migl (3)運動量保存則より,水平方向の全運動量 0なので、Pが左へ動けば箱は右へ動く。 最下点での速さをv, Vとすると ......① mv = MV 力学的エネルギー保存則より mg(1-1cos9)=1/23 2 P そのとき、箱ははじめの位置からどれだけ動いているか。 (東工大+京都大 ) ①②より v= V 5mv2 + 1/12 MV2 /2Mgl (1-cos 0) m+M V = m√ (4) 水平方向には全体の重心Gは動かない。 箱の 重心をMとする。 2つの質点の重心は,質点間 質量の逆比で内分する点である。 初めのMと Pの水平方向の距離 sin0 に着目すれば, 箱 2gl(1-cos 0) M(m + M) I sin A 糸 MW iM Level (1)~(3)(4)★★ Point & Hint (1)~(3) 最高点の扱い方や保存則の適用など, 前問17と同様。 (4) 運動量が保存されるとき、重心の速度は一定となる (エッセンス (上) p66 ここでは、はじめ静止しているので、重心の位置は水平方向には動 かないことになる。 運動量保存則から両者の移動距離の比が一定になること に注目してもよい。 LECTURE (1)Pが最高点に達したとき,Pと箱の速度 U は等しくなっている。 水平方向には外力 がなく、運動量保存則が成り立つので mv=mvi+Mv1 ..ひ= m m+MU 止まった V₁ V₁ P A が動いた距離 Dは m D= lsin 0 MP m+M 別解 初めのMの位置を原点として水平右向き にx軸をとり、重心の公式を用いて解いてもよ い。 重心の座標はDだから 糸 M OP D= mlsin0+M× 0 m+M 別解 ①より V=Mつまり,両者の速さの 比は常に一定。そこで,動いた距離の比も同 じく, //= M となるはず。 D m 一方, 図より line = D+d これら2式よりDを求めることもできる。

(c)についてです。解答解説ではV＝EdでEを求めていますが、なぜE＝vBの公式で(a)で出た速さvを使ってEを求めてはいけないんでしょうか。

485 )に適する式または数を入れよ。 ZA B ベータトロン 次の文の( 図のように、強さが軸からの距離のみで決まる磁場 を軸の正の向きにかけ, 質量m[kg], 電気量 -e[C] の電子を,xy 平面内に入射したところ, 原点を中心にし て 軌道半径R [m] で等速円運動をした。 軌道上の磁束 密度の大きさをB[T] とすると,このときの電子の速さ はv= (a) [m/s] である。 Ex R 電子 次に,円軌道を貫く磁束 [Wb] が, 微小時間⊿t [s] 間に⊿ 〔Wb] だけ増加するよ うに、磁場を増加させた。 このとき,円軌道上には大きさ(b)[V]の誘導起電力が 発生し円軌道に沿って強さ(c) [V/m〕の電場が発生する。 電子はこの電場から 大きさ(d)[N] の力を受けて加速度運動をする。 ⊿t[s] 間での電子の速さの増加 分を⊿v[m/s] とすると, ⊿v=e) [m/s] となる。 この式から、尺が一定の場合に は = 0 Wb のときの速さをv=0m/sとして, vとの間に(f)という比例関 係が成り立つ。 したがって, ØはBを用いて=(g) [Wb] と表すことができる。 これより,Bの値は円軌道の内側の平均磁束密度の(h)倍になる。

この問題では見かけの重力加速度を使っていますが，どのような思考を経て見かけの重力加速度を使うと思いつけばいいですか？ また，見かけの重力加速度を用いずに，この問題を解くことができますか？

44 丸 . >12 静電気 円運動 水平方向にx軸,鉛直方向にy軸をと り,大きさの一様な電場 (電界) が水 平方向(+x方向)にかかっている。 長さ この糸の一端を原点Oに固定し,他端に 質量mで正電荷Qをもつ小球をつけた。 重力加速度を⑨とする。 (1) 小球は鉛直方向と60°の角度をなす 図の位置Aでつり合った。 Eをm, g, Qで表せ。 3 E 60° 0 (2)点Aで静止していた小球を, 糸を張ったまま, 0の鉛直下方の位 Bまでゆっくり移動させた。 要した仕事 W を mg,l で表せ。 (3) そして, 位置Bで小球を静かに放した。 (ア) 小球が点Aを通過するとき,その速さをgと1で,糸の張力 Sをmとで表せ。 (イ) 小球が点Aを通過し, 最高点に達したとき,その座標を1で表 せ。 (4) 次に、糸を張ったまま, 小球を点Aから少しずらして放した。 小 球の振動周期をg, l で表せ。 (5)最後に,点Aで静止する小球に, 糸に垂直な方向の初速を与えた ら,小球は点0を中心として, xy平面内で一回転した。 必要な初速 の最小値vo をg.lで表せ。 ( 熊本大) 10.0 vel (1),(2)(3)~(5)★