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物理 高校生

(3)tanθ=ma/mgになるのはなぜですか?

基本例題33 電車の中の単振り子 基本問題232 234 長さLの糸の一端に質量mのおもりをつけて,これを電車の天井につるして単振り子 とする。 重力加速度の大きさをg として 次の各問に答えよ。 (1) 電車が水平方向に速度で走行している状態で, おもりを電車に対して静止させ おもりにはたらくが たとき,糸はどの方向になるか。 Forfashhat (1)の状態で,単振り子を小さく張らせたときの周期はいくらか。 (3) 次に, 図のように, 電車が水平方向に大きさαの 一定の加速度で走行しているとする。おもりが単振 小生も加わる 動の中心にあるときの, 糸と鉛直方向とのなす角を 0 とすると, tan はいくらか。 (4) (3)での単振り子の周期を, L, g, a を用いて表せ。 (S) a (1) おもりに慣性力ははたらかな 指針 (1) (2) 電車は等速直線運動をして おり,おもりに慣性力ははたらかない。 したが って,単振り子の運動は、電車が静止している 場合の状況下のものと同じである。 解説 いので,糸は鉛直方向となる。 L (2) 単振り子の周期Tは, T=2π g に a (3) (4) 電車は等加速度直線運動をしており、 電 車内から見ると, おもりには糸の張力 S, 重力 mg, 慣性力 maがはた らく。これらのつりあう 位置が,単振動の中心と なる。 重力と慣性力の合 力は鉛直方向から 0傾 いた方向になり見かけ の重力mg'がその方向 にはたらくとみなせる。 ma mg' mg (3)糸の張力 S, 重力 mg, 慣性力maの3力が つりあう位置が単振動の中心となる。 ma a tan0= mg g (4) 見かけの重力加速度の大きさ g' は, g'=√√g²+a² 求める周期をT' とする。 T' は, (2) の T の式 でg を g′に置き換えて求められる。 =2 L T = 2x√1 = 2π√ √ √ g² + a² LE 9. 単振動 113

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数学 高校生

465の(1)なぜθをかけているのかわからないです 最後まで解説おねがいします‪( . .)"‬

題 とき、 No. 33 正弦定理・余弦定理 ( 2 ) Date B 465 △ABCにおいて,次のものを求めよ。 (1) A: B:C=2:3:7 のとき A, B, C, a:b *(2) sin AsinB: sinC=√3:√74 のとき B sinsinsi 半解答編 -115 点Bから辺 CA に垂線 A * * * 0 <0 S 120° \45° C E B √√3)2 √3 るから 32=(3√3)2+α2-2・3√3.acos30° BH を下ろすと b=AH+CH =260 =ccos A + acos C =5√2 cos45°+10cos 30° =5+5√3 = 5(1+√3) (4)(解1)[先にaを求める] 余弦定理により,62=c2+α2-2cacos B であ これを解くと >0であるから H b. 4646-c=2から b=c+2 余弦定理により ① 03 2668 6/10 52=b2+c2-2bccos 120°+S) DA (5) ① を代入すると 30° a 52=(c+2)2+c2_2c+2ccos120° 整理して 3(c2+2c-7)=0 =-1±2/2 -√3) ゆえに a2-9a+18=0 (I) これを① に代入して これは6>0を満たすA b=1+2√2 Ta これを解いて a=3,6 [1] a=3のとき amia AS 206 AS- = A nie 余弦定理により 15° cos A=- 32+(3/3)2-32 -601 √3 2.3.3√3 三弦定理 ゆえに A=30° って C=180°--(30° + 30°)=120° [2] a=6のとき 0001 0001 00000 465 (1) A: B:C=2:3:7から A=20, B=30, C=70 とおける。 A+B+C=180°であるから (1) S=2x/20 +30 + 70 = 180° すなわち 120=180° よって 0=15° ゆえにAA=30°,B=45°,C=105° 余弦定理により お COS A である ゆえに よって 32+(3/3)2-62 A=90° 2.3.3√3 C=180° (90°+30°)=60° 正弦定理により (S) =0 8 205 ABC a: b=sinA: sin B 804 = sin 30° sin 45° =12/2 : 1 √2 . 2 以上から (2) 工法定番に a-3 1

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物理 高校生

θが最大の時に糸を切ったとしたら、おもりはどの方向に自由落下するんですか?

出題パターン 単振り子の周期公式 長さの軽い糸の一端に質量mのおもりを つけ、他端を天井に取りつける。 糸が鉛直になるおもりの位置を原点として、 おもりの通る円弧に沿って軸を定める。 おも りを原点から微小変位させて静かに放したと ころおもりは単振動した。 この単振動の周期 Tを求めよ。 微小角 0 に対する近似 sin99 を用いてもよい。 重力加速度の大きさを”とする。 解答のポイント! まつく m 円弧に沿った方向の加速度をαとして、 座標 xにおける運動方程式を立てる。 与えられた近似と弧長公式 (弧長) (半径)x (中心角)を用いると, (ma=-kx/ の形にもっていける。 解法 この形をつくる!! 円弧状のx軸が与えられている。 単振動の解法3ステップで解く。 STEP1 STEP2 振動中心はつりあいの位置 x = 0 の点。 折り返し点は放した点。 STEP3 図9-20のように, 座標 xでの糸 の傾きを 0 とすると, 弧長公式により, (弧長x) = (半径1) × ( 中心角0 ) 張力S ① +x向きの加速度をαとして, 運動方程式は, ma=mg sin O 0 弧長 mg (近似より) = - mg ○(①) mg xx よって運動方程式の形より, Im 周期T=2 =2 mg g mg 図9-20 し x=lo (この周期は」とのみで決まりや振れ幅にはよらない。) STAGE 09 単振動 1

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