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物理 高校生

問二のイのところで答えが、mv²/r=N-mg の式になるんですけどその式の意味をした教えてください。

N スト 物理問題 (60 分) (注意〉 物理の受験者は, 次の表に従って4題を解答してください。 公物体 必答問題 選択間題 選択問題の出題内容 1 2 B 4 h 台 M 解答は物理の解答用紙に記入してください。 ストッパー ストッパー 床画 図 1 【物理 必答問題) |1| 次の文章を読み,下の各問いに答えよ。(配点 30) 問1 円筒面 AB をすべり下りてきた小物体が点Bを通過するときの速さはいくらか。 図1のように, 質量Mの台が水平な床面上に置かれている。台の AB間は半径がァの円 筒面の一部となっている。台の BC間は水平面であり, AB, BCの各区間は点Bでなめら 問2 次の文章中の空欄 ア ウ に入れる式を、それぞれ答えよ。ただし,問1 の円筒面 AB をすべり下りてきた小物体が点Bを通過するときの速さをvとし, m, g, かにつながっている。また, 台の右に付いている壁は, 左側面が鉛直面であり,その下端が r, vのうちから必要なものを用いてそれぞれ表せ。 点Cである。 AB上で水平面 BC からの高さんの位置に, 質量mの小物体を置いて静かにはなした。 AB 間では小物体と台の間に摩擦力ははたらかないものとする。重力加速度の大きさをgと 小物体が点Bを通過する直前は,半径r, 速さvの円運動をしているので、小物体 の加速度の大きさは ア と表され、小物体が台から受ける垂直抗力の大きさは し,空気抵抗は無視できるものとする。 イ と表される。 mg + 小物体が点Bを通過した直後は水平方向の直線運動となるので,小物体が台から受 ける垂直抗力の大きさは ウ となる。 はじめに,図1のように台の両側がストッパーで床面に固定されている場合を考える。こ こでは, 小物体が台上の BC間を運動するとき,小物体に動摩擦力がはたらくものとし, そ の動摩擦係数をμとする。小物体は円筒面をすべり下りて, 点Bを通過した。 その後、小物体は壁と衝突してはね返り、 ちょうど点Bに戻ったところで静止した。小 物体と壁の間の反発係数 (はね返り係数)をeとする。 間3 BC 間の距離をとすると、小物体が壁と衝突する直前の速さはいくらか。h, e, μ, gを用いて表せ。 問4 小物体が点Bに戻ったところで静止したことから、 問3のはいくらだったことが わかるか。h,μ, eを用いて表せ。 3 - 2

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物理 高校生

(2)の問題で、なぜ向心力が内側ではなく外側に働くんですか?

(2) 糸の張力の水平成分Ssin0=mgtan0が向 心力となる。運動方程式 mro?3Fから、 uPoint 同心力は, 重力や摩擦力のような力 の種類を表す名称でなく, 円運動を生じさせる 原因となる力の総称で, 常に円の中心を向く。 bAs 基本例題29 鉛直面内の円運動 基本問題 206 図のように,質量mの小物体が, 摩擦のない斜 面上の高さんの点から静かにすべりおりた。斜面 の最下点は半径rの円の一部になっている。重力 加速度の大きさをgとして,次の各間に答えよ。 ト(1) 斜面の最下点での小物体の速さを求めよ。 (2)..斜面の最下点で,小物体が面から受ける垂直抗力の大きさを求めよ。 m つは、 h の式 2 6 体の向心力になる。半径方向の運動方程式 1HAN 指針 (1)では,力学的エネルギー保存の 法則から速さを求める。 この結果を用いて,(2) では,最下点での半径方向の運動方程式を立てる。 解説 v2 =N-mg m- r N (1) 最下点での速さをひとし,す (1)の結果を用いて, 2h) ベり始めた直後と最下点に達したときとで, 力 学的エネルギー保存の法則を用いる。 最下点を 高さの基準とすると, N=mg(1+ mg r Point 鉛直面内の運動は等速円運動となら ないが,各瞬間において, 等速円運動と同様の 運動方程式を立てることができる。 mgh= mu° リ=V2gh 2 (2) 重力と垂直抗力の合力が, 最下点での小物

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物理 高校生

画像1枚目の問題(4)について質問です。 点Bを通る面を位置エネルギーの基準面として、力学的エネルギーと仕事の関係からBG間の距離を求めようとしたのですが(画像2枚目の参照をお願いします)、答えが合わず、どこが間違えているのか分からないため、教えてください。 解答は B... 続きを読む

図のように,水平面に対して30°の角度をなす斜面がある。 斜面上の点Aから点Bまでは 動摩擦係数μの粗い面となっており, 点Bから点Dまでは滑らかな面となっている。点Dに は斜面と直角な壁があり,その壁にばねが斜面と平行に固定されている。AB間の斜面の長さ は2L [m), 点Bとばねの先端Cの間の斜面の長さはL[m]である。 今,質量 m [kg]で大きさの無視できる物体Mを斜面上の点Aに置くと, M は静かに滑り 降り始め,ばねと接触した。その後, 0.2L【m]だけばねが縮んだ状態で Mは一瞬静止し, 直 ちに斜面上方へ押し出され, AB間の点Gで再び一瞬静止した。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。 (1) 点Aから滑り降りているときの AB間における物体 M の加速度の大きさを求めよ。 (2)ばねに接触する瞬間の物体 Mの速さを求めよ。 (3)ばねに接触した物体 Mが一瞬静止し, ばねが最も縮んだときのばねの弾性エネルギーを 求めよ。 (4) BG 間の距離を求めよ。 M B mmi 30° D

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