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理科 中学生

フックの法則の問題です。(5)で丸もらえますか。また、(6)は比例式をつくって答え出しました。答えなくしてしまったので正解を教えてくれると幸いです🙇‍♀

1 次の各問いに答えなさい。 由香さんは、ばねに加える力の大きさ とばねの伸びとの関係について調べるた め、次のⅠ~Ⅳのような手順で実験を行 った。ただし、質量 100gの物体にはたら 重力の大きさを1Nとする。 【実験】 Ⅰ 何もつり下げていないときの長さが 8cmのばねを用意し、 1図のように、 スタンドにばねとものさしをとりつけ, ばねの下端をものさしの0cmの位置に 合わせた。 スタンド ばね 2図 ばねの伸び おもり Ⅱ 2図のように、ばねに質量 25gのお もりを1個つり下げ,そのときのばね の伸びを調べた。 ものさし Ⅲ ばねにつり下げるおもり(質量25gの もの)の個数を2個 3個 4個に変更 して、Ⅱと同様に、そのつどばねの伸 びを調べた。 3 表 おもりの個数 〔個〕 1 2 3 4 Ⅳ 3表は, II, Ⅲで得られた結果をま とめたものである。 ばねの伸び [cm] 2.0 4.0 6.0 8.0 (13) 0.25 0.5 10.75 1.0 (1) おもりをつり下げているばねの下端のように, 力がはたらいてい 図 12 | がその中心に向 る点を何というか、名称を漢字3字で答えなさい。 (2) おもりなどの物体にはたらく重力とは、 かって物体を引く力のことをいう。 に適当な語を入れなさい。 (3) II, Ⅲにおいて, おもりをつり下げることで引き伸ばされたばね には、もとの状態に戻ろうとする力が生じている。 この力を何とい うか,名称を答えなさい。 (4)3表より, ばねに加える力の大きさとばねの伸びとの間には① (ア 比例 イ反比例)の関係が成り立っていることがわかる。 この関係を② (アオーム イフック)の法則という。 ①②の の中からそれぞれ正しいものを一つずつ選び、記 号で答えなさい。 (5)由香さんは, 実験に用いたばねにおける, ばねに加えた力の大き さとばねの伸びとの関係を表すグラフを4図に表した。そのグラフ と同じものを4図に記入しなさい。 ただし, 3表から求められる値 については,●印ではっきりと示すこと。 10 299 86420 ばねの伸び 〔cm〕 4 % 0.5 1.0 1.5 力の大きさ 〔N〕 (6)実験に用いたばねの長さを22cmにするために必要な力(ばねに加える力)の大きさは何Nか、求めなさい ただし、ばねが伸びきってしまうことはないものとする。 6日

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物理 大学生・専門学校生・社会人

大学古典力学の2質点系の問題です。 この問題の(II)で重心Gに対する相対位置ベクトルとして、解答下線部のようにおいていますが、何故こうなるのですか?分かる方がいましたら教えて下さい。

演習問題 96 2質点系の運動 (I) 右図のように xyz 座標をとる。 長さ 3r の質量の無視できる棒の両端に,それ ぞれ質量 2mmの質点を取り付けたも のが、その重心Gのまわりを一定の角 速度で回転している。 重力はy軸の負voy = の向きに働くものとし、この2質点系の y4 2m cart ro Wo m Vo. vosino- Pox VoCose ス 重心Gを, 原点から、時刻 t = 0 のときに 仰角6 (0<</2)初速度 Do = [Vox, Voy, 0]. (vo=||vo||) で投げ上げるものとする。 このとき、この回転しながら運動する 2質点系について、時刻におけ る (i) 全運動量P, (ii) 全運動エネルギーK, () 全角運動量Lを 求めよ。 また, (iv) この2質点系の位置エネルギーを求め、力学的 ネルギーが保存されることを示せ。 ただし, 2質点系の回転はxy 平面 内で起こるものとし、 空気抵抗は無視する。 ヒント! (i) 全運動量P=PG, (ii) 全運動エネルギーK=KG+K', (i) 全角運動量L=Lc+L' の公式通りに求める。 (iv) 位置エネルギーの基 準を zx平面にとる。 解答&解説 P=Pc=3mUG (ii) 2質 K = (KG ここ KG= 質量 重心 K質重Gがで対 G が, で 対 Vol (速 V01 G Toz こ Vo さ V02 -v=jo =[var-gt+v 以 G (3m) (i) 2質点系の全運動量Pは,全質量 3m が集中したと考えたときの重心Gの運動 量 Pc に等しい。 重心Gには,重力に よる加速度g = [0,-g, 0] が生じるので, その速度UGx成分は, Per PacOS (一定成分は, Voy = - gt+ vosino となる。 t = 0 のとき Poy= Posin より ∴Uc=rc=[vocose, -gt + vasin0, 0] ……① より, P=Pc=3mUc=3m [vocoso, gt + vesin 0, 0] となる。 K 162

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