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物理 高校生

2番と3番の解き方を教えてください! よろしくお願いします。

例題 10 摩擦のある斜面上での物体の運動 右図のように、傾きの角30°のあらい斜面上に,質量 14.0kgの物体を静かに置くと、物体は斜面上をすべりお りた。斜面と物体との間の動摩擦係数を0.20 とする。 (1) 物体にはたらく力を矢印で示せ。 (2)物体にはたらく動摩擦力の大きさはいくらか。 (3) 物体の加速度の大きさはいくらか。 SP 運動方程式の立て方・解き方 ① 着目する物体を決める。 (2 着目する物体にはたらく力をすべて描く。 座標軸を決める(一直線上の運動の場合, 物体が運動する向きをx軸の正の向き, それに垂直な方向を軸とするとよい)。 ④力の矢印をx軸方向, y 軸方向に分解する。 ⑤ 物体が加速度運動をするときは,運動方 程式を立てる (静止または等速直線運動の 場合は力のつり合いの式を立てる)。 (4 6 すべての物体について立てた式を連立方 程式として解いて, 力や加速度を求める。 センサー 13 動摩擦力F'=μ'N は物体 の運動する向きと逆向きに はたらく。 物理の問題には独特の表現が用いられる場合があるので ④ センサー 14 力を互いに垂直で適当な2 方向に分解して, それぞれの 方向で運動方程式を立てる。 センサー 15 運動する向きを正の向きと して, 仮に加速度を正の向 きに書き込む。 図を見なが ら、物体の運動方向にはた らく力のすべてに正負をつ けて, その合力を求め, 運 動方程式を立てる。 ①② 20 y 例傾きの角のなめらかな斜面上に置 かれた質量mの物体の運動 3 mgsinoy N 解答 (1) 物体にはたらく力は, 斜面からの垂直抗力と動摩擦 力, および重力である。 これ らを描くと、右図のように なる。 (2) 物体にはたらく力を,斜面 に平行な方向と斜面に垂直な 方向に分解する。 斜面に垂直 な方向の力のつり合いより, 垂直抗力の大きさをN〔N〕 と すると, mg mgcoso 130° >>46 130° 2 130° 垂直抗力 慣れよう。 mg 軸方向には力 のつり合いの式 y ma=mgsine ⑥ 力と加速度がわかると,さらに等加 速度直線運動の式を利用して, 位置. 速度時間を求めることもできる。 47 48 N-mgcose = 0 x軸方向には運 動方程式 N 重力 1309 動摩擦 4.0×9.8N N=4.0×9.8cos30° F = pl ・動摩擦力の大きさをF'とすると, F' = 0.20 N したがって, F'=0.20×4.0×9.8cos30°=6.7816≒ 6.8[N]) (3) 物体の斜面に平行な方向の運動方程式は、 斜面に沿って 向きを正として, 加速度の大きさを α 〔m/s-〕 とすると, 4.0a=4.0×9.8 sin 30° - 6.78 ゆえに, a = 3.205≒3.2 [m/s ]

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理科 中学生

(3)教えてください!

2 物体の運動について調べるために, 台車を用いて以下の実験1~3を行った。 次の問いに 答えなさい。 ただし、 摩擦や空気の抵抗などは考えないものとする。 (配点: 38点 各12点 (3)のみ 14点) 【実験 1 】 図4のような斜面に台車を置き, 静かに手をはな すと,台車は斜面を下っていった。 【実験2】 図5のように, 台車とおもりを糸でつなぎ, 糸を 滑車にかけて台車を実験1と同じ斜面に置いた。 静 かに手をはなすと, 台車はおもりに引かれて斜面を 上る運動を行い,やがておもりが床についた。 【実験 3】 図6のように, 実験2の装置の斜面の部分を水平 にし,同様の実験を行ったところ, 台車は水平面上 を進む運動を行い, やがておもりが床についた。 図 4 図5 図6 手) 斜面 「斜面 ぶんりょく (1) 図7の矢印Fは, 実験1で斜面上の台車にはたらく重力を表した ものである。 力Fを, 斜面に平行な分力と,斜面に垂直な分力に分 解して,それぞれを解答用紙の図に矢印でかき入れなさい。 台車 台車 (2) 実験2 (図5) で, おもりが床につくまでに台車にはたらく力の うち(ア重力の斜面に平行な分力 おもりが台車を引く力) イ では,どちらが大きいか。 大きいほうを記号で答えなさい。 台車 床 水平面 床 図 7 A 滑車 おもり 滑車 おもり 台車 斜面 (3) 実験3 (図6) で, 台車が動き始めてからおもりが床につくまでの台車の運動を, 実験 2 (図5) での台車の運動と比べると, 実験3の台車の速さのふえ方はどのように変わったか 「分力」 という語句を使って, 変わった理由も含めて書きなさい。

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