(2)どうしてma=μ’mg-kxになるのですか？ ma=kx-μ’mgではダメなのですか？

実戦 基礎問 31 粗い水平面上の単振動 図のように、摩擦のある水平な床の上に質量m の小物体Aを置き, 自然長Lの軽いばねの一端を取 り付ける。 ばねの他端はばねが水平となるように壁 平右向きに軸をとる。 小物体Aを位置 x=xo (0<x<L) で静かに た。 小物体Aはx軸負の向きに動き出し, Aを放した時刻を0とすると、 に固定する。 また, ばねが自然長のときの小物体Aの位置をx=0とし、 まで達したところで運動の向きが反転し まで達したところで 刻t=t に位置 x=x1 の向きに運動を始め, 時刻 t=t に位置 r=I2 た。ばねのばね定数をた。重力加速度の大きさを、床と小物体の 止摩擦係数をμ,動摩擦係数をμ'として, 以下の問いに答えよ。 (1) 静かに放したときに小物体Aが動き出すための x の条件を求めよ。 (2)位置および時刻を求めよ。 (2) 位置におい 小物体Aの加速 m よって, α- これより 小 単振動 (の一 また、xo か (3) 単振動の (3) 時刻 t=0 から t=tの間で, 小物体Aの速さの最大値を求めよ。 (4) 小物体 (4) 位置 2 を求めよ。 4月 EE 講 Aの加速 (大阪府大 ●粗い床上の単振動 粗い床上を単振動する物体に働く動 力は、往路と復路で向きが逆向きとなり,単振動の中心が る。このことから,運動方程式をそれぞれの場合について立てて考える がある。 ●着眼点 1. 粗い床上の単振動 よって, (2) 中心は [別解] 往路復路でそれぞれ運動方程式を立てる。 でき 2. 弾性力の他に動摩擦力など一定の力が働く単振動 鉛直ばね振り子と同様に考える。(→参照p.62) 3.動摩擦力 (非保存力)が働いていても単振動の力学的エネルギー保 法則を用いることができる。 (→参照 p.68) 解説 (1) 小物体が動き出すためには, ばねの力の大きさkoが最大学 力の大きさμmgを越えていればよいから, す Xo kxo>μmg よって、 > μmg k

(1)自分はバネの縮みが5d−xだと思ったのですが、何故バネの縮みは2d−xになるのですか？

実戦 基礎問 GA 32 ばね振り子と物体の離れる条件 IC 物理 図のように、ばね定数んの軽いばねを円筒の中に入れ,そ の上に質量mの板Aを取り付け、その上に質量mの物体B を静かにのせたところ, ばねが2dだけ縮んでつりあった。 次に,板 A, 物体Bをさらに3dだけ押し込み静かに放すと, しばらく一体となって運動した後, BはAから離れた。 つり m あいの位置を原点とし、 鉛直上向きにx軸をとる。 円筒の内面はなめらかで あるとし, 重力加速度の大きさをg として,以下の問いに答えよ。 (1)板 A, 物体Bが一体となって運動しているときのBがAから受ける垂直 抗力の大きさNを,dを用いて, Aの位置の関数で表せ。 (2) 物体Bが板Aから離れる位置をdを用いて求めよ。 (3) 物体Bが板Aから離れるときのA,Bの速さを求めよ。 (神奈川工大 改) 着

この問題を教えて頂けると助かります。 2枚目はそれまでの解答です。

III page-4 以下の文章の空欄に当てはまる数値または選択肢をマークせよ。 なお, 37 には 「① +, ② ③ 値が0なのでどちらでもない」 のいずれかを選択して解答し, 46 には 「①保存力である, ② 保存力でない」 のいずれかを選択して解答せよ。 単位が明記されていない物理量はすべてSI単位の 適切な基本単位もしくは基本単位の組み合わせによる組立単位を伴っているものとする。 質量2kgの物体が,軸上を運動している。 物体は時刻t=0において,r= =10の位置に静止して いたとする。 この物体は, ポテンシャルが であるような保存力F を受けている。 U(z)=4z2-48z +144, はじめに, 物体に保存力Fのみが作用している場合を考えよう。 この物体の運動方程式を書くと, dx dt2 37 38 (x- 39 となる。 X =æ- 39 と置いて, 運動方程式を書き換え, Xに対する一般解を求めると, A, Bを任 意の定数として X=z-39 = Acos 40t + B sin 40t, となり, 初期条件を用いることでAおよびBがA=41,B = 42 と求まる。この結果等から, この 物体は 43 <z 10の範囲を運動することがわかる。 また, x=9の位置を物体が通過する瞬間の 運動エネルギーはK= 44 45 である。 次に,Fに加えて, 物体に速度と逆方向に, 大きさが一定の力fが加わる場合を考える。ここで, |f| = 4とする。この力は46 この物体はt=0においての負方向に動き出した後,æ = 47の 位置で一旦停止し, 軸の正方向に向かって運動しだす。 物体があるところで一旦停止した場合, |F|>4であれば保存力Fによって物体は再度動き出し, F≤4であれば静止摩擦力によってその位 置に静止したまま動かないものとする。 物体はt=0で動き出した後に48 回だけ運動の方向を反転 させて軸上を行き来した後, 最終的にはヱ = 49 の位置で静止することになる。

初歩的な質問で申し訳ないのですがこの「Uを消去して整理する」とはどういうことなのでしょうか

ただし, 次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば加速度系で用い ることもできる。 (3)Qの速度をひとすると 運動量保存則より mv=mu+ MU …① ばねは自然長に戻っているから、力学的エネルギー保存則より 1/12m2=1/12m+1/2MU2・・・･･ ② -mvo -mu²+MU² Uを消去して整理すると (m+M)u²-2mvu+(m-M) vo 20 2次方程式の解の公式より u= m+M m+M -Vo u=v とすると, ① より U=0となって不適 (ばねに押された Q は右へ動 いているはず) ゆる m-M u= Vo m+M High (3) は P, Qがばねを介して緩やかな衝突をした後と見てもよい。エネル ギーを失わない弾性衝突だから,e=1の式u-U=- (vo−0) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

初歩的な質問で申し訳ないのですがこの「Uを消去して整理する」とはどういうことなのでしょうか

ただし, 次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば加速度系で用い ることもできる。 (3)Qの速度をひとすると 運動量保存則より mv=mu+ MU …① ばねは自然長に戻っているから、力学的エネルギー保存則より 1/12m2=1/12m+1/2MU2・・・･･ ② -mvo -mu²+MU² Uを消去して整理すると (m+M)u²-2mvu+(m-M) vo 20 2次方程式の解の公式より u= m+M m+M -Vo u=v とすると, ① より U=0となって不適 (ばねに押された Q は右へ動 いているはず) ゆる m-M u= Vo m+M High (3) は P, Qがばねを介して緩やかな衝突をした後と見てもよい。エネル ギーを失わない弾性衝突だから,e=1の式u-U=- (vo−0) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

初歩的な質問で申し訳ないのですがこの「Uを消去して整理する」とはどういうことなのでしょうか

ただし, 次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば加速度系で用い ることもできる。 (3)Qの速度をひとすると 運動量保存則より mv=mu+ MU …① ばねは自然長に戻っているから、力学的エネルギー保存則より 1/12m2=1/12m+1/2MU2・・・･･ ② -mvo -mu²+MU² Uを消去して整理すると (m+M)u²-2mvu+(m-M) vo 20 2次方程式の解の公式より u= m+M m+M -Vo u=v とすると, ① より U=0となって不適 (ばねに押された Q は右へ動 いているはず) ゆる m-M u= Vo m+M High (3) は P, Qがばねを介して緩やかな衝突をした後と見てもよい。エネル ギーを失わない弾性衝突だから,e=1の式u-U=- (vo−0) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

物理です。 解説の補足をお願いしたいです。 2枚目の解説のPが「一瞬静止する時」がどこか分かりません。その後の立式も分かりません。 また、1枚目に私が書き込んだメモのように、バネの場合は、mghのような位置エネルギーの式を使うのではなくて、バネでいう位置エネルギー1/2k... 続きを読む

55 滑らかな水平面上で, ばね定数kのばねに結 ばれた質量mの小球Pを自然長の位置 0から の中点での速さ V2, 値 xm を求めよ。 だけ引いてAで放す。 0での速さ, OA ?およびばねの縮みの最大 の TUP mo O A mglではなんで ばねverのときは2/2をつかう

物理のエッセンスからです。 2ページ目に 重力の仕事と重力の位置エネルギーは表裏一体 とありますが、いまいち関係性をよく理解出来ていません。その関係性を教えて頂きたいです。 回答の程よろしくお願いします🙇🏻‍♀️

50 力学 ちょっと一言 位置エネルギーは,基準位置にある物体に外力(手の力)を加えて、 考えている位置まで静かに移動させる際の外力の仕事として決めてもよい 外力のした仕事分だけ位置エネルギーを蓄えたという見方である。 ■大きな物体や複数の物体の重力の位置エネルギーは、重心に全質量が あるとして計算すればよい。 力学的エネルギー保存則 たとえ 体が滑り すべ エネルギ の仕事は から m 摩擦や空気の抵抗がない状態で, 物体を自由に運動させると, 力学的エネ エネルギー12m ルギー保存則が成り立つ。力学的エネルギーとは,運動エネルギー1 また、 ものであ と位置エネルギーUの和のことだ。 ちょ 摩擦抵抗なし力学的エネルギー保存則 mv²+U = − 66 ちょっと一言 「衝突なし」も条件といえる。ただ,弾性衝突だけはよい。 位置エネルギーUは関連するものすべてをそろえる。 たとえば、 ほか 重力の他にばねの力が働いていれば, mgh+=kx2 とする。 2 EX 厳密にいえば,保存力以外の力が仕事をしないとき、力学的エネルギー保 存則が成り立つ。放物運動はその典型例だ。また,次の例では保存力でない 張力や垂直抗力が働いているが,その仕事が0なので, 力学的エネルギー保 存則が成立する。 |解 糸 T 「曲線上を移動するときの 仕事は,微小区間に分けて 考える N I をつ が、 力と移動方向はたえず直角 つまりたえず仕事は 0 糸による円運動 よってトータルの仕事も 0 なめらかな曲面上 ネノ

この問題がわからないため、解説と解答をよろしくお願いします！！！

4. 平面上の質量 m の質点が原点からの変位に比例する復元力Ē= (-kx,-ky)を受けて原 点のまわりを運動している。 以下の問に答えよ。 (1) 質点の運動方程式を成分ごとに表示せよ。(運動方程式の成分と成分を記す) 1 (2)この力は、ポテンシャル U (x,y)=1/2k(x2+2)を持つ保存力である。保存力とポテンシャ ルの間に成り立つ関係式を確認せよ。 1 (3)このとき、全エネルギー: /mo2+U(x,y) は時間によらない。これを第10回演習問題 5. の (3) にならい示せ。ここで、は+cである。

この問題がわからないため、解説と解答をよろしくお願いします！！！

(2,5) 3. 二次元平面上を動く質点が、 位置 (x,y) で力 F=ai + bj (a,bは定数) (2) (1) を受けるものとする。 0 X (-1,-1) (2,-1) (1)質点を (-1,-1) から (2,1) までy=-1の直線上を移動させるとき、この力がした仕事 W1 を求めよ。 次に (2,5) までx=2の直線に沿って移動させるとき、この力がした仕事 W2 を求めよ。 (2) 質点を(-1,-1) から点 (2,5) まで =2+1の直線上を移動させるとき、この力がした 仕事 W を求めよ。 小間 (1) でもとめた Wi、W2 とWの間にはどのような関係があるか。 (3) 実はこの力は保存力なので、 小間 (2) で求めた仕事は位置 (x,y) によって決まる関数 U (x,y) (ポテンシャル/位置エネルギー) が存在し、 その差として求めることができる。 どのよう な関数の差として表せるか。 (4) 前間で求めたポテンシャルU(x,y) を用いて、 質点を (-1, -1) から (5,5) まで移動させる ときこの力がした仕事を求めよ。