図の慣性の法則の現象は加速度運動すなわち電車が急に発車又は急停止する時におこることですか？

加速度で運動中の観測者から物体を見るとき,物体にはカF= -maがはたら いているようにみえる.この見かけの力を慣性力という。 電車内の観測者 地上の観測者 T/ T/0 Tcos 0 Tcos 0 ma 'T sin 0 『T sin 0 mg mg (1) 電車の加速度の大きさをa, 糸の張力をTとする。 「水平方向のつりあい Tsin@ == ma 鈴直方向のつりあい Tcose = mg mg . a=gtan 0, T= cos 0 「水平方向の運動方程式 ma= Tsin0 別解 |鈴直方向のつりあい Tcose = mg a=gtan0, mg cos 0 T= 介 o OO

全問わかりません

図のように,なめらかな水平な床の上に置かれ た質量Mの箱の左端に, 質量m の物体を置く。 箱と物体の間には火薬がしかけてあり, 火薬の爆 発によって箱と物体は水平な直線上を左右に運動 する。床と箱の間の摩擦と空気の影響は無視でき るものとし,速度, 加速度は水平右向きを正とす る。火薬の爆発によって箱と物体に与えられる全 運動エネルギーは常に一定であるとする。 まず, 箱を床に固定して火薬を爆発させたと ころ,爆発直後の物体の速度は。であった。次に, 箱を自由に動けるようにして、火薬 火薬 P 物体 た。 水 箱 た 床 を爆発させた。 (1) 物体と箱の間の摩擦は無視できるものとして, 以下の設問に答えよ。 (a) 爆発直後の床に対する物体の速度»と, 床に対する箱の速度Vを求めよ。 (b) 爆発後,物体は壁 Q で箱と弾性衝突した。衝突後の床に対する物体の速度'と 床に対する箱の速度1//を, 前問のvとVを用いて表せ。 (2) 物体と箱の間に摩擦がはたらくものとして, 以下の設問に答えよ。 ただし,動摩擦 係数を4,重力加速度をgとせよ。 (a) 爆発後,物体が壁Pから壁Qへ向かう間の物体および箱の運動方程式をかけ。 ただし,床に対する物体の加速度をa, 床に対する箱の加速度を Aとする。 b) 物体が壁Qではじめて衝突するまでの床に対する物体の速度 4, 床に対する箱 の速度Uを時間さの関数で表せ、ただし時刻%3D0 に火薬が爆発したとする。 (c) 物体が壁Qで箱に弾性衝突した後、 再び壁 Pで弾性衝突する。 何度か往復した後,物体は箱に対して静止した。爆発してから物体が箱に対して静 止するまでの時間Tを求めよ。 その後PQ間を

物理 どうして重さのみ関係するのか教えてください。

4下図は、木でできたブロックの上に、違った質量のおもりを乗せ、水面に浮かべたことを示 した図である。Mと Vはブロックの質量と体積を示し、ブロックは静止している。プロック に働く浮力の大きさが大きい順に A~F を>、= を用いて並び替えよ。 E 10g F 20g C D B a10g A a10g 10g 20g M=10g V= 40 cm M= 30 g V= 80 cms M= 30g V= 80 em3 M = 20g M= 10g V= 40 cm M= 20 g V= 80 cm V= 40 cm 力のつりあい運動方程式 問題 4

(3)で何故B点の通過直前直後の速度を同じ(u)としているのかがわかりません。お願いします。

3) F=F;=Fで, ロケットと壁の間に摩擦がある場合を考える。 その動摩擦係数をμとする.ロケットがA点を出発してB点を通過する直前の,壁面に沿 F った方向の加速度の成分(接線方向成分)は であった。このとき, B点を通過した直後の 2m 加速度の接線方向成分 a」 を求めよ。 (九州大学 設問 (2) 追加)

問5が上手く解けません。

図のように,水平面と 30° より小さい角0を なす斜面上に, 斜面に平行な軽い糸でつながれた 質量2m の板Aと質量 mの板Bが置かれて静 止している。板Aと斜面との間には摩擦力カが働 くが,板Bと斜面との間には摩擦はないものと A B_糸』 2m m 斜面 水平面 する。重力加速度の大きさをgとし, 糸の質量, 糸の伸び縮みおよび空気の影響を 無視する。 問1 板 A, Bが静止しているとき,糸の張力の大きさはいくらか。 1 また,このとき, 板Aと斜面との間に働く静止摩擦力の大きさはいくらか。 2 0 mg sin 0 の 2mg sin @ 3mg sin 0 mg cos 0 2mg cos 0 3mg cos 0 問2 板 A, Bが静止している状態から, 水平面と斜面とのなす角0を少しずつ増 していった。0が30° になったとき, 板 A, Bが斜面を滑り始めた。板Aと斜面 との間の静止摩擦係数はいくらか。 0 0 4 .母0号 1 の 3 2 2 の 3 3 問3 水平面と斜面とのなす角θを30° に保ち, 板A, Bが斜面上を滑っている状 態について考える。この状態で糸の張力の大きさをT, 板Aと斜面との間に働く 動摩擦力の大きさをFとし, 板 A, B の加速度の大きさをaとする。板Aの運動 方程式はどれか。 1 また,板Bの運動方程式はどれか。 2 0 2ma=mg+ T+F の 2ma=2mg+T+F 3 2ma=mg+ T-F の 2ma=2mg+ T-F 2mg+T 6 ma= ma=mg+ T ma= mg- T ma= mg-T 問4 上の問3の糸の張力の大きさTはいくらか。 mg -Mg 0 F ●mg-F 問5 上の問3で, 板 A, Bが斜面上を滑り始めた瞬間から時間tの間に, 板Aと 斜面との間の摩擦によって失われた力学的エネルギーはいくらか。 ただし, 動摩擦 力の大きさFは一定で, 時間 :の間には, 板Bは斜面の下端に到達しないものと する。。 F 0 2m -mg+ F F -mg - 2 2m F mg

⑴なんですが、解答のように求めた速さはどうして物体Aに対する速さではなく、地面に対する速さが求まるのですか？

19 (1) B は左向きに動摩擦力 μmg を受ける。Bの B 4mg 加速度をaとすると,運動方程式は ma = - μmg . a=-μg A 公式0より ひ= Uo+at = uo-μgt …1

物理のエッセンスp.44-45のEX3で、床に摩擦がある時と無いときでＢが床から受ける動摩擦力が変化するのがよく分かりません。 詳しく教えていただきたいです。

IV 運動の法則 45 F 図AはBから動摩擦力 μmg を左向きに受 m ○m けるので 糸 A man=ー Lmg . aA=ーPg 仮りの姿 動摩擦力 M 一方,Bはその反作用を右向きに受けるので 4mg ) M mO B Map=4mg * ap=Lmg M ●M 動摩擦力の反作用 e Bの式を(m+M)ag= で始める人が非常に多い。Aが乗っていて重いと いう意識からなのだろうが, 運動方程式の質量の項は “注目物体の質量 だった! Bに注目しているからそれは Mなんだ。 Bに対するAの相対加速度αは α=an-ap=-m+M B上で止まるのは相対速度が0になるときだから のm F M M M F m 箱 Mg 44 上の図(b)および(d)で, m と面との間に摩擦があり,動摩擦係数をμとした ときの加速度aを求めよ。 Mu。 0= o+at より t= (m+M)μg Mv。 2(m+M)ug G相対加速度 を活用したい また, 0°-v%=2αl より 1=- 45* 質量 mのAとつり合わせるためにはBの質量 M。はいくらにすればよいか。 次に, Bの質量を M としたところ, Bが下がった。Aの加速度aおよび 糸Bの張力Sを求めよ。 2つの滑車は軽いものとす 定滑車 糸B ここで, oは相対初速度(3Dvo-0) として用いている。なお, AがB上で止 まった後は動摩擦力はなくなり, 2つは一体となって, ひo+aat=0+apt=_" の速さで床上をすべる。 -Vo 糸。 m+M 動滑車 る。 -糸Y ■B Miss 1= vot +ante としてはダメ。 Q^はB上での動きでなく床に対する動き を表しているからだ。運動方程式の加速度は地面に対するものだった! m 製トク Aの動きと比べると動滑車の動きは半分。 Sよっと一言 床に摩擦(動摩擦係数μ)があると, Bが床から受ける動摩擦力は いくらになるか分かるかな? μMg ? それともμ(M+m)g? この場合はμ(M+m)gが正しい。頭がこんがらがりそうだね。 動 摩擦力 μN は床からの垂直抗力Nで決まり, 上下方向では力のつり 合いが成りたち, N=(M+m)gとなるからなんだ。 床は2物体分 の重さを支えなければならない。一考えてみれば当然のことだね。 つまり, Aに比べてBは動く距離, 速さ, 加速度すべてが半分になる。 46* 質量 MのAに質量 m, 長さ1のロープを取り付 け,なめらかな床上をFの力で引っぱる。付け根か らx離れた位置でのロープの張力 Tを求めよ。 M X、 m F A utugS さあ,運動方程式も最終段階だ。次のケースで実力を試してみよう。 Q&A EX3 滑らかな床上に置かれた質量 Mの板B がある。質量 m の小物体 Aが速さ で飛 び乗り,Bの上を滑った。 それぞれの物体 Q この場合 Aは動摩擦力を左向きに受けるのは直感的に分かります。でも, 一般に,動いている板から受ける動摩擦の向きはどのように決めるのですか。 A 速度の向きと逆というのは固定面のときのこと。板が動いているときは, 板 に対する動き(相対速度)と逆向きと判断する。 もし, 相対速度が0なら静止摩 擦の話になる。動摩擦か静止摩擦かは, 地面に対する動きでなく, 接触面が滑 り合うかどうかで分かれるんだ。 m A の加速度を求めよ。また, AがBに対して 止まるまでの時間さとB上で滑る距離!を 求めよ。A, B間の動摩擦係数をμとする。 B M

41の問題で物体が落ちないための条件は、というところからわかりません 教えて下さい

する。 センサーE, Fコ ヒント Aは下向き、 Bは上向きに等しい大きさの加速度が生じるとして, 運動方程式をたてる。 最大摩擦力 図のように, 質量 m の物体を手で鉛直なあらい壁に 探しつけた。物体と壁との間の静止摩擦係数を μ, とすると, 物体 落ちないようにするためには, 手で水平方向に加える力の大きさ をいくら以上にしなければならないか。その最小値を答えよ。ただ し、重力加速度の大きさをgとし, 手と物体との間の摩擦力は無視 できるものとする。 ン 最大摩擦力の大きさが, 重力の大きさ以上であればよい。 m 842 気球の運動質量80kgの気球が鉛直に上昇している。こ の気球の加速度は, 鉛直上向きに0.20m/s°であった。 空気 抵抗は無視できるものとする。 1) 気球にはたらく力の合力の大きさはいくらか。 * 12) 気球にはたらく浮力の大きさはいくらか。 0.20 m/s chap

2番の下線部の解説いただきたいです。 また、円半周を通過するには、v>0、N≧0と 暗記していていいものですか？ 暗記せずとも理解できる方法があればお願いします。

ループ式ジェット·コ 鉛直面内での円運動 けて,質量m[kg]の小物体を大きさo[m/s]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 物理 基礎 物理 》122|| 127||131 例題33 B 大きさをg[m/s]とする。 m Vo の小物体の速さと面から受ける垂直抗力の大き さを求めよ。 10小物体が点Bを通過するための oの条件を求めよ。 Chapter 解答(1) 点Cでの小物体の速さを o[m/s)とすると, 力学的エネルギー 保存の法則より, 9 Oセンサー 39 B mgcos0 N C 円運動では,地上から見て 解くか,物体から見て解く かを決める。 0 地上から見る場合 遠心力は考えず,力を円の 半径方向と接線方向に分解 し,円運動の半径方向の運 動方程式を立てる。 rcos0:0 mu3 =; mo°+ mng (r+rcos@) 0 mg ゆえに、 v= Vu-2gr (1+cos0) [m/s] 垂直抗力の大きさを N[N]とすると。 A 地上から見た円運動の運動方程式は, m -=F r * m -=N+mg cos0 または mro'=F これに»を代入し,整理すると, 2 物体から見る場合 遠心力を考え,力を円の半 径方向と接線方向に分解し, 半径方向のつり合いの式を 立てる。 ※ どちらでも解ける。 mv? N= --mg(2+3cos0) [N] r 別解 小物体から見ると, 円の半径方向にはたらく力は, 実際 にはたらく力のほかに, 円の中心0から遠ざかる向き に遠心力 m がはたらいている。 半径方向の力のつり センサー 40 合いより、 物体が面に接しているとき, 垂直抗力N20 N+mg cosé-m =0 (量的関係は上と同じ) 補非等速円運動では, 円の接線方向にも加速度があり,物 体から見た場合, 接線方向での力のつり合いを考えるため には,接線方向にはたらく慣性力を考える必要がある。 (2) (1)より, 0<0ハx[rad]では, 0が小さくなるにつれて, v, Nはともに減少していく。点Bを通過するためには, 点上 でカ>0かつN20であればよい。 ①より, @=0をvに代入 )水平面を重力による位置エ ネルギーの基準面とする。 して、 リ=\-4gr よって, ぴ-4gr>0 ゆえに, >2gr mv また, 2より, 0=0をNに代入して, N= 5mg Y mvs よって, ゆえに, 2/5gr , ①を比較すると。 20(面から離れない条件)が の条件を決める -5mg20 3, ④がともに成り立つためには, ひこ/5gr

3番と4番の解説を頂きたいです。

遠心力に関係した身近なものとしては, 洗濯機や遊園地の 例題31 等速円運動 120||126||128|130 右図のように,長さLの軽くて伸びない糸の一端につけ た質量 m のおもりが, 水平面内で角速度のの等速円運動を している。糸が鉛直線となす角を0, 重力加速度の大きさを gとする。 (1) 地上から見たとき, おもりにはたらく力の名称を答えよ。 (2) おもりから見たとき, おもりにはたらく力の名称を答えよ。 (3) おもりにはたらく向心力の大きさを m, g, 0で表せ。 また, m, L, 0, で も表せ。 m の (4) 遠心力の大きさを m, L, 0, ω で表せ。 また, 向きを答えよ。 解答(1) 重力, 張力 重力,張力,遠心力 (3) 実際にはたらく力である重 力と張力の合力Fが向心力 となるので, F= mg tan0 また,円運動の運動方程式よ り,m(Lsin0)ω"=F したがって, 地上から 見る おもりから見る センサー 37 円運動では, 地上から見た 場合,実際にはたらく力の みを考え,遠心力は考えな い。物体から見た場合, 実 際にはたらく力のほかに遠 心力を考える。 張力T 張力T m遠心カ m F 0 遠心カ=mro=m- F=mLo'sin0 重力 mg 重力 mg 向きは,円の中心から遠ざ かる向き。 (4)f=mro? より, mLw'sin0 向きは円運動の中心0から遠ざかる向き