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物理 高校生

【力学的エネルギー】 左図の値を使って右図のHの値を求めるまでの 途中式を教えて欲しいです。 よろしくお願いしますm(_ _)m

のここがポイント 108 なめらかな曲面上の運動では,小物体の力学的エネルギーは保存される。あらい斜面上の運動では, 重力(保存力)のほか動摩擦力(保存力以外の力)がはたらき,動摩擦力は小物体に負の仕事をするので、 その仕事の分だけ力学的エネルギーは変化する。 点Bを通る水平面を重力による位置エネルギーの基準水平面にとる。 (1)点Aと点Bにおいて,力学的エネルギー保存則より 1 0+mgR=;mパ+0 -mv+0 2 よって リ=V2gR N (2) 斜面 CD上で小物体にはたらく動摩擦 カの大きさを F', 垂直抗力の大きさを Nとする(図a)。斜面に垂直な方向の 力のつりあいより N=mgcos0 よって,動摩擦力の式「F'=μ'N」より F'=μ'mgcos0 C→X間の運動で動摩擦力が小物体にした仕事Wは,「W=Fx」より W=-F'd=-μ'mgd cos0 また,点Xの高さをんどすると,図aより h=dsin0 点Aと点Xにおいて,力学的エネルギーの変化=動摩擦力のした仕事 より mgh-mgR=W° h, Wの値を代入して mgdsin0-mgR=-μ'mgd cos0 F 別解 点Cでの速さは 点Bでの速さと同じであるか ら,C→X間での力学的エ ネルギーの変化を考えると 0 mg B C mgcosé 図a 1 mgh--mu=W 2 (1)より mgR=号mr -mu* よって mgh-mgR=W R よって d= sin0+μ'cos0 ェーーーー Aの

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物理 高校生

⑵、⑷についてです どちらも右向きを正として解いているのですが、なぜ絶対値をつけるのでしょうか?ちなみに2枚目は⑵の解答です

LI」 図のように摩擦のない斜面と水平面がQの位置でなめらかにつながっている。 水平面の右端 のSの位置には壁がある。 この状況で、 水平面上のRの位置に質量am (a > 0) の小物体Bを 静かに置く。次に, 質量 mの小物体Aを斜面上のPの位置から静かにはなすと小物体Aは斜 面をすべり始めた。 その後の小物体の運動について, 以下の問いに答えよ。 ただし, PQ 間。 QR 間,RS 間の距離はそれぞれ息であり, 水平面からPまでの高さはんである。 重力加速度 の大きさはgとし, 空気の抵抗や摩擦力の影響はないものとする。 (1)小物体Aが斜面をすべりおり, Qの位置に到達したときの速さ Do. および到達するま での時間を求めよ。 その後小物体Aは水平面上を進み, Rの位置で小物体Bと弾性衝突をした。 以下の問いには 2。を用いて答えてよい。 (2) 衝突直後の小物体AおよびBの速さを求めよ。 小物体Bは水平面上を進み, Sの位置で壁と弾性衝突してはね返った後, 小物体Aと再び弾 性衝突した。まずa<1の場合について考える。 (3)小物体AとBが最初に衝突してから再び衝突するまでの時間を求めよ。 (4) 小物体AとBが再び衝突した直後の両者の速さを求めよ。

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