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物理 高校生

これの(3)を教えて頂けませんか🙏 2枚目の写真が答えなのですが、解説を読んでもよくわかりません、、、

6 [2014 東京大] 【35分】 図1に示すように、水平から角度を なすなめらかな斜面の下端に, ばね定数 んのばねの一端が固定されている。斜面 は点Aで水平面と交わっており, ばねの 他端は自然の長さのとき点Aの位置にあ るものとする。 図2に示すように,質量 mの小球をばねに押しつけ, 斜面にそっ て距離xだけばねを縮めてから静かに手 をはなす。 その後の小球の運動について, 次の問いに答えよ。 ただし, 重力加速度 の大きさをgとする。 また, 小球の大き さとばねの質量は無視してよい。 (1) x=x のとき, 手をはなしても小球 は静止したままであった。 このときの x を求めよ。 (2) 手をはなしたのち, 小球が斜面から 飛び出し水平面に投げ出されるための の条件を, k, m, g, 0 を用いて表せ。 「ひゃん。 (3) x=3x) のとき, 小球が動きだしてから点Aに達するまでの時間を求めよ。 次に,(2) の条件が成立し小球が投げ出された後の運動を考える。 小球は点Aから速さ で投げ出されたのち, 水平距離s だけ離れたところに落下する。 点Aでの速さが一定 の場合は,0=45°のとき落下までの水平距離が最大になることが知られているが,今回 の場合は,0によって”が変わるため, s が最大となる条件は異なる可能性がある。 次の 問いに答えよ。 なお,必要であれば、表1の三角関数表を計算に利用してよい。 S 表 1 (4) vをx,k, m, g, 0 を用いて表し、 xが一定 のとき, sが最大となる 0は45°より大きいか小 さいか答えよ。 (5) s をx,k, m, g, 0 を用いて表せ。 0 sin 0 cos o 0 sin 0 cos o x m A 図1 A 図2 35° 10° 15° 20° 25° 30° 40° 0.17 0.26 0.34 0.42 0.50 0.57 0.64 0.71 0.98 0.97 0.94 0.91 0.87 0.82 0.77 0.71 45° 50° 0.77 0.64 20.57 20.50 0.42 0.34 55° 60° 65° 70° 75° 80° 0.82 20.87 0.91 20.94 20.97 0.98 0.26 0.17 2mg のとき,表 (6) x=- k に示した角度の中から, sが最も大きくなる 0 を選んで答えよ。 (7) x を大きくしていくと, s が最大となる 0 は何度に近づくか。 表に示した角度の中 から選んで答えよ。

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物理 高校生

問いの4、5を解説して頂きたいです。

Bは時刻 0sにAと並んでスタートしてから, 加速度の大きさが0.50 m/s' の等加速度 直線運動を続け, 時刻 30.0 s に速さ 15.0m/sとなった。 その直後から, Bは速さ 15.0 m/s の等速直線運動を続けてAに追いついた。 図2は、Bがスタートしてから速さ 15.0m/s の等速直線運動をはじめて少し時間が経過したときまでのBの速さと時刻の関 係を,図1のAのグラフとともに表したものである。 まず, BがAに追いつくまでの運 動について考える。 速さ [m/s] 15 10 5F 0 5 10 20 30 2 B 40 50 時刻 [s] 問2 等加速度直線運動をしている B の速さが 7.0m/sとなった位置から、さらに95m 進んだ位置でのBの速さは何m/sか。 有効数字2桁で答えよ。 問3 BがAに追いつくまでの間で、AとBの間の距離が最大となる時刻は何sか。有 効数字2桁で答えよ。 問4 BがAに追いついた位置は,スタート地点から何m離れたところか。 有効数字3 桁で答えよ。 - 41 - 次に,BがAに追いついた後の運動について考える。 BがAに追いついた直後から, Bは一定の大きさの加速度で減速しながら等加速度直線運動を続けた。 しばらくして, A, Bはスタート地点から500m離れたゴールに同時に到達した。 問5 BがAに追いついた直後から減速しながらゴールに向かっているときのBの加速 度の大きさは何m/s' か。 有効数字2桁で答えよ。 物理

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