ばねの伸びが自然長より縮む時はーxにならないのはそういうものですか？

ngh<0 ノギーの正負 こかを示 値は,物 るとき を次 れ求 1匹 弾性力 kx 1/2kxの 自然の長さ x ... . . . . . . . . . . . 弾性力の大きさ kx A エネルギーを 蓄えていたと 考える 1/2kxの 仕事をする 能力をもつ 図86 弾性力による位置エネルギー 伸びたばねが自然の長さにもどるとき. 弾性力は物体に仕事をする。 伸びx[m] を短い区間に等分し、各区間は弾性力が 一定であるとみなす。 各区間の仕事は長 方形の面積で表されるので、 弾性力がす る仕事 W[J] はこれらの面積の合計とな る。区間の分け方をきわめて細かくすれ ば、最終的には△ OAB の面積と等しく なる。 よって W=1/2xxxx=1/2x 第1編 運動とエネルギー kx 弾性力がする 仕事は kx B x 伸び となる。 したがって, 最初の位置にある 物体は、この仕事の分だけ位置エネル ギーを蓄えていた, と考えることができる。 K 15 5 このように、縮んだばね (または伸びたばね) にとりつけられた物体はエ ネルギー, すなわち仕事をする能力をもっている。 このエネルギーを 弾性力による位置エネルギーという。 elastic potential energy 図86のように, 物体がばね定数k [N/m] のばねにつけられ ばねの 伸び(または縮み)が x[m]のとき,物体がもつ弾性力による位置エネル ギーU[J] は,次のように表される。 弾性力による位置エネルギー =/1/1/kx キョリに比例して 電力も大きくなる。 自然長 U= kx2 2 (72) 自然の長さ x U[J] 弾性力による位置エネルギー 10 k [N/m] ばね定数 ばね定数 - r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r x[m〕 ばねの伸び(または縮み) 003

(2)の途中計算がわかりません

例題 8 ばねによる 質量mの物体Pに, ばね定数kの軽いばねを 取り付け, 滑らかで水平な床に置く。 そして, 質量Mの物体 Q をばねに押し付け, ばねを自 然長よりLだけ縮めた状態にしてPとQを 同時に静かにはなす。 やがて Q がばねから離 れたときのPの速さをv, Qの速さをVとする。 だらい (2)M, k, L を用いて表せ。 (1)Vをm, M, c を用いて表せ。 【解説】・・ P k 00000000 M m ること (1) ばねの弾性力によりPは左へ, Qは右へ動く。 ここでP と Q とばねの全体を物体系と 考える。すると、ばねの弾性力は内力となり, 運動量保存則が成り立つので,右向きを正 として, 0 =-mv+MV m となる。よって,V=Mu 00 でも内力であ ポイント ばねの質量は無視できるので, ばねを物体系に含めてもその運動量はばねの速度によ らず 0 であり、実質的にはP と Q の運動量を考えればよい。 (2) 摩擦がないので, 物体系について力学的エネルギー保存の法則 (力学的エネルギー保存 則)が適用できる。 初めのばねの弾性エネルギーがP と Q の運動エネルギーに変換さ ていることより, 1kL² = 1/1mv² + 1 MV² (1)の結果を代入して”を求めると, v=L kM 'Nm(m + M) .0 例題8と同じP とばねとQ を用いる。 初め P は静止し, ばねは自然長である。 Q に左向きに 速さ vo を与えると, Q がばねを押し縮めると 同時にPも動きだす。 ばねが最も縮んだとき について、以下の問いに答えよ。 静止 P m 00000000 Vo (1) Pに対するの相対速度はいくらか

（1）で、なぜ運動方程式が出てくるのか Fに代入した値-12になぜマイナスがついているのか （2）でsinωtとなったときに2.0を代入しないのはなぜか （3）で、v=Awという式はv=Aωcosωtではないのはなぜ これらを教えていただきたいです。

ロ 基本例題31 単振動の式 図のように、質量 1.0kgの物体が,原点Oを中心と して,x軸上で振幅5.0mの単振動をしている。 Q 12 N P x=3.0mの点Pにあるとき, 物体は12Nの力を受け -0.500 ているとする。 (1) 単振動の角振動数と周期を求めよ。 3.0 x[m] 基本問題 224,225, 226,227 Safe 小球 ■ 指針 を復元力として をする。 手をはな 振動の周期は、 T=2nv m とま K Kはばね定数に 解説 (1) (2)物体が点Pにあるとき,その速さはいくらか。 6138 (3) 振動の中心を通過するとき,物体の速さはいくらか。 (4)物体がx=-0.50mの点Qにあるときの加速度を求めよ。 (5) 物体の加速度の大きさの最大値はいくらか。 指針 単振動の基本式を用いて計算する。 (1) 運動方程式 「F=-mw'x」 から角振動数 を求め, 「T=2π/w」 から周期を計算する。 (2) (3) x=Asinwt」 を用いて sinwt を求め, coswt を計算し, 速度を示す式 「v=Awcoswt」 から算出する。 また, 振動の中心では速さが最 大になる。 (4)(5) 「a=-ω'x」 を用いる。 加速度の大きさ が最大となるのは,振動の両端である。 向 4 a sin wt+cos2wt=1から, coswt=± 点Pでの速さは, v=Awcoswt|=5.0×2.0× =8.0m/s 5 (3) 振動の中心では,物体の速さが最大になる。 v=Aw=5.0×2.0=10m/s (4) 加速度と変位の関係式 「α=-ω'x」 を用い ると, a=-2.02×(-0.50)=2.0m/s20 00000000 基本例題 長さん とする。 解説 (1) 運動方程式「F=mw'x」 に, 点Pでの値を代入すると, -12=-1.0×w2×3.0 右向きに 2.0m/s' (5) 振動の両端で加速度の大きさが最大となる。 a=Aw²=5.0×2.02=20m/s2 (1)電 たとき w2=4.0 w = 2.0rad/s 周期は, 2π 2π T= == 3.14 3.1s w 2.0 (2) 変位 x を表す式 「x=Asinwt」 から, 3 3.0=5.0sinwt sinwt= Point 単振動の特徴 単振動において,振動の中心では,速さが最大, 加速度および復元力の大きさが0となる。また, 振動の両端では,速さが 0, 加速度および復元 力の大きさが最大となる。 (2) (1) (3) 次 一定 動 5 0 基本例題32 鉛直ばね振り子 (4) (

解説がないので(3),(4)の解き方教えてください🙇🏻‍♀️🙂‍↕️

B 自然の長さ eeeeeeeee ばね定数 (N/m) のばねの上端を固定し, 下端に質量m[kg] のおもりを取りつけると, ばねは伸びておもりは静止した。 この ときのおもりの位置を点Aとする。 この後, ばねが自然の長さ になる点Bまでおもりを持ち上げ, 静かにはなした。 重力加速度 の大きさをg [m/s2) とする。 また, 点Aを重力による位置エネ ルギーの基準とする。 (1) おもりが点Aにあるときのばねの伸びσ 〔m)を,m,g, k を用いて表せ。 8 eeeeeeeee m (現金) king ↓A (2) おもりが点Aを通過するときの速さを [m/s] とする。 点A での力学的エネルギーを, m, k, v, a を用いて表せ。 (3) (m/s) を,m, g, k を用いて表せ。 (4) おもりが最下点に達するときのばねの伸びx[m] を で表せ。

(2)の答えが0.4なのですが、どう計算したらいいか教えてください😭🙏🏻

7 ばね定数 5.0N/m のつる巻きばねについて、 自然の長さから0.40m引き伸ばした。 次 の問いに答えよ。 x 0.40 m (1) 自然の長さから0.40m 引き伸ばしたときの弾性力の大きさを求めよ。 (2) 自然の長さから 0.40m ばねを引き伸ばすのに要した仕事を求めよ。 (3) このとき, ばねのもつ弾性エネルギーを求めよ。

解答のK⊿l はどうやってでてくるのですか？？

mg 力を て、慣性系の場合 る。 運動方程式を立てることができ 解 な 引 26. Point ! 小球とともに回転する観測者から見 すると、重力 mg とばねの弾性力k4l と遠心力の 3 力がつりあっている。 解答 (1) 小球は回転半径 (+4) sin, 角速度の円 運動をしている。 小球ととも に回転する観測者の立場で考 えると, 重力 mg とばねの弾 心力 el fell l kAlsin kAl kAlcos (+41) sin 0 m(1+41)w² sin mg m・(l+Al) sinAw2の3力がつりあい, 小球は静止して いるように見える。 水平方向の力のつりあいの式は方 kAlsin0-m(1+41) w² sin 0=0 ...... 鉛直方向の力のつりあいの式は (S) k4lcos0-mg=0 2 nia 0S.0- (2) ②式より Al= mg (3) k cos 0 m01.0-

なぜ1/4周期なのかわかりません教えてください

で x 20 60 第2問 次の文章 (A・B) を読み、下の問い (問1~5) に答えよ。 (配点 28) フィールドでA,Bの2人の選手がラグビーの練習をしている。 このときの ボールの運動をモデル化して考えてみよう。 A まずパスにおける運動について考える。 9月1 図1のように,Aは速さで東向きに走りながらボールを投げたところ, ボー ルは西から60° 北の向きに、地面に対して水平の速さで進んだ。 ボールや人の大きさと空気抵抗は無視できるものとする。 なお、図中の矢印の 長さは,速さを正確に表したものではない。 北 4 西 東 ボール 20 地面に対するボールの速さ VA 2 m.2v=m+M)-V V=2mv ボールと手が一体となった直後の速さを表す式として正しいものを、次の M+M ①~⑥のうちから一つ選べ。 7 m ① M+m ② 2m M+m 1 © M M+m V 2M ④ v ⑤ M m M+m M+2m 0 6 P M+2m 次に、図3のように手とボールが一体となった直後に、腕が手に力Fを距離x移 動するまでのあいだ加え続けてボールを静止させた。 この運動について以下の2通 りの力の加え方で静止させたとき,どのような違いができるか考える。なお,ポー ルと手が一体となった直後の速さをしとし、力はボールの進行方向と反対の向き に加え続け、手とボールはボールの進行方向と同じ向きに移動したものとする。 ボール x Los 60% 122 20 60 60° 図1 A Aの速さ 2-2 図3 問1 Aがボールを投げた瞬間のAに対するボールの相対速度Aから見たボール の速度)の大きさを表す式として正しいものを、次の①~⑦ のうちから一つ選 ひ 4√√3v ひーひ 6 1 ① 2 v. ⑤ V50 6 √√7v ⑦3v 図2のように2の速さで移動した質量mのボールは,Bの静止した質量Mの手 と完全非弾性衝突をして一体となった。 図4図5は, 方法1と方法2におけるFとxの関係をグラフに表したものである。 【方法1】 図4のように、一定の大きさの力を0xx のあいだ加えてボール を静止させた。 【方法2】 図5のように, xに比例した大きさの力を0から2fまで, 0≦x≦xの あいだ加えてボールを静止させた。 F 2f F 2v *101 ボール 図2 物理 5 手M 図 4 (m) V 8 物理-6 図5 物 理

⑴の問題は力学的エネルギーの保存の法則から求めることはできないんですか？1/2kx^2とか、mghを使って。なんでkx−mg＝0を、使って求めるのか分かりません。

150.弾性体のエネルギー■ ばね定数をの軽いばねの上端を天井に固 定し,下端に質量mの物体を取りつける。 はじめ, ばねが自然の長さ になる位置で、物体を板で支える。 重力加速度の大きさをg とする。 (1) 板をゆっくりと下げていく。 板が物体からはなれるときのば ねの自然の長さからの伸びはいくらか。 (2)(1)で,板が物体からはなれるまでの, 物体が板から受ける垂直 自然の 長さ 抗力の大きさNと, ばねの自然の長さからの伸びxとの関係をグラフで示せ。 10000000 物体 (3) はじめの状態から板を急に取り去ると, 物体は落下し始める。 最下点に達した きのばねの自然の長さからの伸びはいくらか。 (4)(3)で,物体の速さが最大になるときの, ばねの自然の長さからの伸びと,その きの物体の速さはいくらか。 (23. 日本福祉大 改 ) 例題9

(2)(4)の解き方がわかりません。なぜこの答えになるか教えてください。

ing case ng h AN 面は液面から距離だけ上の位置で静止した。 重力加速度の大きさをgとする。【思】 然長よりだけ伸びて静止した。 次に、 図2のように、ある液体に入れたところ, ばねの伸びは 7 円柱形のおもり A (密度po, 底面積 S,高さん)を,図1のように, 軽いばねにつるしたところ,ばねは自 となり, 上 akg きに一 加速度 (1)おもり A の質量を求めよ。 (2) ばねのばね定数を求めよ。 (3)図2において, 液体の密度をとし, おもりにはたらく浮力の大きさ を求めよ。 (4) 液体の密度p を求めよ。 伸び! 00000000000- 伸び A 密度 po 高さん 断面積 S 00000000000 12 図 1 図2

高1物理基礎です。 写真の下線部のところが分かりません。 おそらく2分のkx²＝mghを当てはめたのだと思うんですが、どうしてここが等式になるんですか？ 弾性力による位置エネルギーと重力による位置エネルギーはイコールで結んで良いのでしょうか？ また、(2)も同様に、式の過程... 続きを読む

0.8.0-0-dom-0- ✓ 基本例題19 弾性力による運動 なめらかな水平面 AB と曲面 BC が続いてい る。Aにばね定数 9.8N/m のばねをつけ, その他 端に質量 0.010kgの小球を置き, 0.020m縮めて はなす。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 00000 A B 基本問題 138, 146 C 0.40mm (1) 小球は,ばねが自然の長さのときにばねからはなれる。 その後, 小球は,水平面 ABから何mの高さまで上がるか。 (2) 水平面 ABからCまでの高さは0.40mである。 ばねを0.10m縮めてはなすと, 小 球はCから飛び出した。 このときの小球の速さはいくらか。 ■指針 垂直抗力は常に移動の向きと垂直で あり仕事をしない。 小球は弾性力と重力のみから 仕事をされ, その力学的エネルギーは保存される。 (1)では, ばねを縮めたときの点と曲面上の最高点, (2)では, ばねを縮めたときの点と点Cとで, それ ぞれ力学的エネルギー保存の法則の式を立てる。 解説 (1) 重力による位置エネルギーの 高さの基準を水平面 AB とすると, ばねを縮め たときの点で,小球の力学的エネルギーは,弾 性力による位置エネルギーのみである。 曲面 BC上の最高点で,速さは0であり, 力学的エネ ゴ ルギーは重力による位置エネルギーのみである。 最高点の高さをh〔m〕 とすると, 1 L2 ×9.8×0.0202=0.010×9.8×h h=2.0×10-2m (2) 飛び出す速さを [m/s] とすると, 点Cにお いて, 小球の力学的エネルギーは, 運動エネル ギーと重力による位置エネルギーの和であり, ×9.8×0.102=1/2×0.010×b2 ×9 +0.010×9.8×0.40 v2=1.96=1.42 v =1.4m/s