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物理 高校生

この問題ってつりあいの位置が原点Oなら、振幅は(えるぜろ)じゃないんですか?

»75,76,78 基本例題 17 鉛直ばね振り子 軽いばねの一端に質量mのおもりをつけ, 天井からつり下げるとばねが長さ 1o だけ伸びて静止した。このときのおもりの位置を原点Oとし, 鉛直下向きにx軸を とる。次に,ばねが自然の長さとなるまでおもりを持ち上げて静かにはなしたとこ ろ,おもりは単振動をした。重力加速度の大きさをgとする。 (1)このばねのばね定数kを求めよ。 12)位置xを通過するときのおもりの加速度αを求めよ。 )単振動の角振動数wを求めよ。 (4)おもりをはなしてから, 初めておもりが原点Oを通過する までの時間ちと,そのときの速さ を求めよ。 自然の 長さ lo」 0 指針ばね振り子ではつりあいの位置が振動の中心。振幅=振動の中心からの最大変位 解答 (1) 点Oでの力のつりあいより 自然 の長さ つり あい 持ち 上げる 変位x mg-klo=0 よって k= mg L。 (2) 位置xのとき, ばねの伸びは16+x である。運動方程式を立てると k(o+x) ma=mg-k(lo+x)=mg-(6+x) mg lo 1o」 一合力 olPRl。 9. x mg -x To よって aミー L。 -x *mg 『mg *x g (3)(2)の結果を「a=ーw°x」と比較して w=, (4)周期をTとおくと, おもりが初めて 点0を通過するまでの時間なは 点0を通過するとき,速さは最大。 「ひ最大=Aw」より g l。 1 -T= 4 2元 Uュ= low= lo, =Vglo π ti ニー 4 2Vg の 00000000000O 00000000 000O 0MMN 000 WMI

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物理 高校生

(2)について詳しく教えてください。 なぜ図Aのようなグラフになるかが分かりません。自分の中で問題のグラフから5.0m進めると、波の始まりが山のてっぺんから始まってしまうんです。

に進んでいる。図は,時刻0sにおけるこの 波の波形を示すグラフ(y-e グラフ)である。 振動数 2.0 Hz の正弦波がェ軸の正の向き y[m} 例題1 波のグフ 2 0s 1 0 5/ 10 15) (1) この波の振幅,波長,周期,速さは、 それぞれいくらか。 時刻0.25 s の波形を描け。また,このときの点Pの変位はいくらか。 よ代 13) ア=0mにおける媒質の変位と時刻との関係を示すグラフ (y-tグラフ)を描け。 -1 20\[m) -2 指針 1 入 (1)はf==,ひ=チ=fA を使う。 (3)の y-tグラフは,微小時間経過後の波形を描いて媒質の運動を考える。 T T 解(1) グラフより,振幅 A=2.0m, 波長入=10.0m 「「==」より,周期 T= 1 =0.50 s 2.0 Hz → p.139 式(2) 「ひ=fA」より,速さ ひ=2.0 Hz×10.0m=20 m/s * p.139 式(4) (2) 0.25 s 間に, 波は工軸の正の向きに y [m} 2 AW 20m/s×0.25 s=5.0m だけ進むので, 1 t=0s のグラフをr軸の正の向きに 0 5 10) 15 |20/(m] 5.0m だけ移動させる。波形は図A のようになる。図Aより,エ=7.5m の点Pの変位は,y=-2.0m となる。 (3) t=0s における z=0mの媒質の変 位は0m であり,微小時間経過後の 波形を考えると、媒質はy軸の正の向 -1 O図A 時刻0.25 s における波形 y[m} 2 AA 1 0.50 0.75 1.0) t[s) → p.139 Check きに動いていることがわかる。また, 0 0.25 -1 -2 周期 T=0.50s より, y-t グラフは図 Bのようになる 図B x=0mlにおける y-t グラフ

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