57番の回答について、Qがhだけ下がったのであれば位置エネルギーの変動は -Mgh+mgh となるのではないのでしょうか？

57 糸で結ばれた P, Q を定滑車にかけ, 静かに放す。 Q がん だけ下がったときの速さを求めよ。 m<M とする。 58 前問で,Pに下向きにv の初速度を与える (Qは上向きに で動き出す) と, P ははじめの位置よりどれだけ下がるか。 P m M Q

問４の解き方を教えてください。解説の3行目がわからないです。。 よろしくお願いします🙇

第10問 次の文章を読み下の問い ( 1~4) に答えよ。 (配点16) 量の小球にばね定の軽いばねを取り付け。 ① mg 2k www. 全体が静止しているときのばねの自然長からの縮みはいくらか｡ 正しいもの 次の①~④のうちから一つ選べ。 ②mg k 図1 wg 2k 019 次に、小珠を持ち上げ、図2のようにばねの下端の底からの高さが命となる位置 より、初速度で落下させた。 ばねは直を保ったまま落下し、ばねの下が床に 達してから小球がばねを押し始めた。 この間、小球とばねのもつ力学的エネルギー は保存されているものとする。 図2 h OWN 図3

求め方がごちゃごちゃしていて解説を見ても分かりずらかったです。簡単な解放で解ける方法を教えてください🙇‍♀️ 解答 自然長 0.24m ばね定数 1.4×10²N/m

リード C] 29. 弾性力 軽いつる巻きばねの一端を天井に固定し、他端に質量 2.0kg のおもりAをつるしたら長さが0.38mになり, 質量 3.0kgのおもりBをつるし たら長さが 0.45mになった。 重力加速度の大きさを9.8m/s²とする。 ばねの自 然の長さは何mか。 また, ばね定数んは何N/mか。

物理 答えしか書いていないので途中式を教えて頂けるとありがたいです

⑥ 図のようにばね定数k, 自然長がLのばねを床に固定して鉛直方向に置き,その上に 質量mの物体Pと質量Mの物体Qを置く。 下の物体Qはばねにつながれている。 重 力加速度の大きさをgとする。 +x lo P ellele m ･自然長 Mつり合いの位置 A ・スターﾄ位置 (i) つり合いの位置でのばねの縮みdを求めよ。 1 / つり合いの位置からさらにAだけ下げてt=0で静かに放した。 (Ⅲ) 加速度αと PQ間に働く力Nを求めよ。 (iv) この運動 (単振動) の角振動数ωを求めよ。 (v) PQの位置xと時刻tの式を書け。 (vi)PがQから離れないAの条件を求めよ。 +M 1402 to nia k- (i) 位置xを通過しているときの物体PとQの運動方程式をそれぞれ書け。 P, Qの加 速度をα, PQ間に働く力をNとせよ。

物理の弾性エネルギーの問題です。 問3の解説の下から4行めがどうしてh-z0となるのかと、その下の〜〜引いたところがなぜこの式になるのか教えてください🙇‍♀️

9/12 19. 弾性エネルギー 8分 図のように、床に高さ2hのスタンドを置き, 質量 が無視できる自然の長さんのゴムひもを点Aに取りつける。 ゴムひもの他端に質 量mの小球を取りつけて,点Aから小球を静かにはなすと, 小球は鉛直に落下し, 床に衝突せずに再び上昇した。 ここで,ゴムひもの弾性力は,ゴムひもが自然の長さから伸びた場合にのみはた らき,その大きさは自然の長さからの伸びに比例するものとし, その比例定数をk とする。 ただし,重力加速度の大きさをg とする。 問1 小球が高さんの位置を最初に通過したときの,小球の速さはいくらか。正 しいものを次の①~ ⑧ のうちから1つ選べ。 2h A ゴムひも 2 m

物理の問題です。 解説していただけると嬉しいです。

3 自然長が10cm の軽いばねがある。 このばねに質量40gのおもりをつるして静止させると、ばねの 長さは12cmになった。 このばねを2本用意して、 図のように摩擦のある水平面上に質量80gの物体 を置き、物体の左右にばねをつけ、 右のばねには40gのおもりを、左のばねには質量不明のおもりを つるすと、物体は静止した。 このとき、2本のばねは水平で、 左のばねの長さは16cmであった。この ときの右のばねの長さと、 物体にはたらく摩擦力の大きさと向きはどうなっているか。 適当な組合せを 一つ選び、番号で答えよ。 ただし、 質量100gのおもりにはたらく重力の大きさを1Nとし、ばね及 びばねの先にあるひもの質量は考えなくてよいものとし、 摩擦のある水平面と物体の間にはたらく摩擦 以外の摩擦は考えないものとする。 [解答マス番号 24 ] 2 右のばねの 長さ 12cm 1 2 3 4 5 6 7 8 12cm 12cm 12cm 16cm 16cm 16cm 16cm 物体にはたらく 摩擦力の大きさ 0.4N 0.4N 0.8N 0.8N 0.4N 0.4N 0.8N 0.8N 物体にはたらく 摩擦力の向き 右 左 右 左 右左右左 (16) おもり 物体80g wwwwwwwww 摩擦のある水平面 左のばね do,12 右のばね おもり 40g

写真の問題の(3)についてですが、ばねが自然長になる前にPがばねから離れるということは起こらないのでしょうか？

EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Q がばね定 数んのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量mの球Pが速度v で進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度”を求めよ。 AKOO (2) ばねの縮みの最大値を求めよ。 ALOO (3) やがてPはばねから離れた。 P の速度 u を求めよ。 (3)Qの速度をUとすると 1 ogla & Slammi 60 mv² = mu² + 1/{ MU ² 2 u= m 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 P発射離れる 瞬間 m±M m+M% P (m+M)u²-2mvou+(m-M)vo²2 = 0 u=m-M m+M Vo Uを消去して整理すると 2次方程式の解の公式より u=vo 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 (1 20v:. いているはず) -Vo k M

(5)の単振動、最大の速さについての質問です！解説は理解出来てますが、2枚目にあるように単振動の位置エネルギーで表せないのはなぜですか？

114 力学 38 単振動 水平面内において一定の角速度ので 回転している円板がある。 円板上には, 半径方向にみぞが掘られており、その中 にばね定数k,自然長のばねが置かれ ている。 ばねの一端は中心0に固定され, 他端には質量Mの小球Pがつけられてい る。 Pはみぞの中を滑らかに動け, 0 か つ らPまでの距離rを用いておもりの位置を表す。 いま、円板上で静止 している観測者Aには, Por=ro の点に静止して見えた。 真上から見た図 Level (1), (2)★ (3)~(5)★ Point & Hint W (1) ro をlk, M, ω を用いて表せ。 (2) こうなるために必要な角速度に対する条件を表せ。 次に,Pをみぞに沿って外側に動かし, 点0 からの距離 n の点で静 かにPを放したところ, P はみぞの中で運動を始めた。 (3) Pが位置にあるときAが見る加速度をaとすると, A が書くべ き運動方程式はどのようになるか。 みぞ方向外向きを正とする。 (4) Pの位置を,rの代わりに ro から測ってx=r-ro を用いて表 すと, 運動方程式の右辺の力はLx の形になる。 Lをk, M, ω を 用いて表せ。 (5) Pを放してからばねの長さが最小となるまでの時間, ばねの長さ の最小値,およびAが見るPの最大の速さをk, M, w, ro, n, のう ち必要なものを用いて表せ。 (北海道大) Aにとっては遠心力が現れている。 (2) (1) の答えの形から自然に条件が決まってくる。 (5) (4) の結果からPの運動が確定する。 P the p LECTURE (1) 遠心力と弾性力のつり合いより Mrow²=k(ro-l ... (2)>0より kl Yo= k-Mw² k-Mw² > 0 k w√ M 回転が速過ぎると(ωが大き過ぎると),弾 性力より遠心力がまさり つり合う位置がな くなってしまう。 (3) ばねの伸びは -l と表せるから Ma=Mrw²-k(r-1) (4) 上式に r = ro+x を代入すると ( 38 単振動 •mmmm 自然長 遠心力がかかるから, | ばねは伸びているはず。 ①を用いた 115 遠心力 Mをmと書いてい ないだろうか? 物体上から見たとき 向心 外から見たとき ▷じゃ Ma = M(ro+x)w² − k(ro+x-1) ) =Mxw²2-kx =-(k-Mω²)x ......2 ∴. L=k-Mo² (2)で求めた条件よりLは正の定数であり,②はPがx=0(力のつり合 い位置)を中心として単振動をすることを示している。 (5) ②から単振動の周期Tは M 最大の速さは、 公式 Vmax = Aw より [ro を代入する) より速い Queeeeeeeeeeee- 0 Yo T=2nvk-M²2 2π√ とする誤りが多い。ばね振り子の周期 k が不変となるのは、ばねの力のほかに一定の力 がかかる場合のことである。 遠心力は半径と ともに変わる力である。 ばねの長さが最小となるのは, 内側の端の位置にくるときだから、端か ら端までの時間は半周期。よって, M T= √k-M₁² 振幅Aは上図より, A = n-ro よって, ばねの長さの最小値は ro-A=2ro-n # A 中心 k-Mos² A² = (n-1)√² M

問2において、なぜ物体には下のばねによる弾性力が働いておらず、重力と上のばねによる弾性力のみしか働いていないのですか？ また、Wを求める時、なぜW＝重力による位置エネルギーの変化量+ばねの弾性力による位置エネルギーの変化量という式ができるのですか？ W＝運動エネルギーの変... 続きを読む

20. 固定した2本のばねの間に付けてつり下げた小球 10分 自然の長さば ね定数kの2つの軽いばねを, 質量mの小球の上下に取り付けた。 下側のばねの端 を床に取り付け, 上側のばねの端を手で引き上げた。 重力加速度の大きさをgとする。 LENNE 問1 図1のように, ばねの長さの合計を21にして小球を静止させた。小球の床か らの高さんを表す式として正しいものを,下の ① ~ ⑤ のうちから1つ選べ。 ただ し、2つのばねと小球は同一鉛直線上にあるものとする。 ① l ② 1 3 1- mg_ 2k ① ② ③ 4 2mg k y mg +20 2k ④1- ⑤ 1- 問2 次に、図2のように, 床から測った小球の高さが1になるまで, ばねの上端を ゆっくり引き上げた。 このときのばねの長さの合計y と, 高さんから1まで小球を 引き上げる間に手がした仕事 W を表す式の組合せとして正しいものを,下の①~ ⑥ のうちから1つ選べ。 mg_ 2k +21 mg+20 2k mg+20 mg ⑤ +21 k ⑥ mg_ k mg+20 k 5mg 2k 3mg 2k W 大 k mg(1−h)+(y−1)² —k(21—h)² 2 ².0 > BOSA mg(1-h)+k(y-21)"-k(l-h) k mg(1-h)+(y-21)²—k(1—h)² Subot k mg(1-h)+(y−1)² —k(21—h)² 2 mg(1-h)+k(y-21²-k(l-h)² mg(1-h)+(y-21)²—k(1—h)² 21 y l l l l l l l l l la 図 1 6 l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l 図2 rg h E l-h I [2015 本試] y-elℓ

問10の振動の中心が下にずれるのは何からわかりますか？

36 単振動 ③ 図のように、 エレベーターの天井にばね定数kの軽いばねの一端 を固定し、 他端に質量mの物体を取り付けた。 ばねの長さが自然長 のときの物体の位置を原点Oとし, 鉛直下向きに軸をとり、 エレ ベーター内の人から見た立場で, 物体の運動について考える。 重力 加速度の大きさをg とする。 〈福岡大・改〉 エレベーターが静止している場合について考える。 問1 ばねが自然長となる位置まで物体を持ち上げて静かにはなす と、物体は静かに振動した。 振動の中心での物体の位置zとして正しいものを、 次の ①~④のうちから一つ選べ。 zo= ① mgk ② 3 2 の解答群 ① mgk mg k 問2 物体の位置がのとき, 物体にはたらく力をk, To, πで表したものとして正しい ものを、次の①~④のうちから一つ選べ｡ ①k (x+エ) 2 -k(x+xo) 3k(x-xo) 4-k(x-xo) 問3 問2のつねに振動の中心に向かう力を何というか。 正しいものを次の①~④のう ちから一つ選べ。 ① 慣性力 ②垂直抗力 ③復元力 ④ 重力 m(g-a) k 問4 このときの振動の周期は1, 振幅は 2 である。それぞれの答として正 しいものを、 次の解答群のなかから一つ選べ。 の解答群 02x√mk ② 2π√ ②mg ma=- 2mg k 3 t₁ = と書けるから, 小物体の運動は, [④ k ③2π√ m 2mg k 2π 1 Im @ = π√ k 2 次に、エレベーターが鉛直上向きの一定の加速度で上昇している場合について考える。 この加速度の大きさをaとする。 問5 ばねが自然長となる位置まで物体を持ち上げて静かにはなすと, 物体は力のつり あいの位置を中心として鉛直方向に単振動した。 振動の中心での物体の位置とし て正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。 = m(g+a) ① ② 2m(g+a) 3 k mg F=-kx+u'mg=-k(x-μ'mg) 小物体の加速度をaとすると, 小物体の運動方程式は, m 4 kx=μmg よって, In=y k 問2 小物体が座標xのとき, 小物体には水平方向にばねの弾性力と動摩擦力がはたら いているから, -kx Mo -k(エードm2) よって,a=-; k (x-μ'mg) m k _mgを中心とした角振動数 69 = I= k k mg 1 k 4 2Vm mg ~000000000000 の単振動 となる。 よって, 小物体を静かに放してから次に速度が0になるまでの時間は単振 動の周期の半分になるから, 36 問1 ② 問2④ 問3 [③] 問4 1:②2:② 問5 ② 問6 [④] 問7 ② 問8③ 問9② 問10 ⑦ より, To=22 □ k m(g+a) 解説 問1 物体が位置にあるとき物体には重力 mg, ばねの弾性力 kx がはたらく。 加速度をα とすると, 運動方程式は, ma=-kr+mg より, x+g=-- ･･････(i) 振動の中心では加速度 α が0となることから,物体はx=mgを中心 mg ......(ii) とする単振動をする。よって、 am pimg 0+ | Point 振動の中心(力のつりあいの位置) では、物体の加速度は0. 速度は最大。 問2 (ii)式より mg=kx であるから, 位置xのとき物体にはたらく力は, f=-kx+mg=-kx+kro=-k(x-xo) 問3 復元力。 物体に, 力のつりあいの位置からの変位 (x-x。) に比例した力がつねに 中心方向にはたらくとき, 物体は単振動をする。 問4 このときの角振動数を400, 周期をTとし, (i) 式を単振動の式 a=-2(x-xo) と比べて Wo=₁ Vm mg 第1章 力学 問6 物体の位置がxのとき, 物体の加速度をm, k, x, x1 を用いて表したものとして 正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。 =(x+x₁) ③ -(x-x₁) @ -(x-x₁) [① =(x+x₁) ② kl m [① 問7 この単振動の角振動数として正しいものを、 次の①~④のうちから一つ選べ。 V k ② k V m m ③ /2k Vm 問8 エレベーターが静止している場合と比較すると, 周期は何倍になっているか｡ 正 しいものを次の①~④のうちから一つ選べ。 倍 01/0 31 42 問9 振幅として正しいものを、次の①~④のうちから一つ選べ。 m(g-a) m(g+a) 2m(g+a) ③ 4 k k 問10 振動の中心は, エレベーターが静止して いる場合と比べて距離 アだけ に ずれている。アとイに入れる式と 語の組合せとして正しいものを、 次の①~⑧ のうちから一つ選べ。 a₁=- m k ④2m A₁=n=" ......(iii) ① ② 問10問1 問5の結果より, X1 Xo = 3 4 ⑤ (6) 1) 8 _m(g+a)_me="k ma k m(g+a) ア mak ma 2k より、 α= = 1/² {x_m(g+a)} となるから、物体はx=m(g+α) (=z) を中心とする単振動 をする。 問6 ()式で! mota) として, k( (x-x₁)(iv) 772 問7 振動の中心を原点とするX軸をとると,X=ェーエ」 となり, (iv)式は, k 自然長の位置 (x=0) が振動の端点になる。 ma k k ma mak また, 物体を自然長の位置から静かにはなすと, 自然長の位置 (x=0) が振動の端点 になり, 振幅 A, は, Aozo- mg k ma 2k (i)式はαo=(x-xa) と書ける。 振動の中心を原点としてX軸をとる m と表せるから 単振動の式 α = ² X と比べると, 角振動数 (1) は, k an √ m 問8 このときの周期をTとすると, T=2x=2x、m=To ma k k ma と、X=ェェ。 と表され, X=0 を中心とする単振動の式はαo=wX となる。 問5 エレベーターの中で観測する人から見ると, 物体には慣性力 maがx軸正の向き (鉛直下向き) に見かけ上はたらく。 物体の 加速度をαとして運動方程式は, 1a ma=-kr+mg+ma @0₁ であるから1倍である。 問9 自然 (z=0) の位置から静かに放しているから, 振幅 A, は, m(g+a) k よって、振動の中心は距離だけ下にずれている。 イ 上 上 44 6000000000 下 下 Ima エ 下 下 8 37 問1 ③ 問2 ② 問6① 問7④ 問3② 問 4 ④ 問5② 問8 [③] 問9① 問10 ④ 解説 問1 おもりがx=0 (振動の中心) より左にあっても右にあっても, x=0 に向 第1章力学