物理添削-どんなもんだい?こんな問題! 2nd シーズン第2週 その3> 出題:令和3年9月29(水) 提出リミット: 10月8日 (金) 組 氏名: 糸でつながれた2物体の運動方程式 図のように質量 M (kg] の台車Aに質量 m (kg]のおもり Bを,なめらかに回る滑車を通して軽い糸で結 び,静かに手を放した。台車の乗っている面は,水平でなめらかである。ただし、 重力加速度の大きさをg [m/s°] とする。 B 糸の張力の大きさを T [N],生じる加速度の大きさを a[m/s°] として台 車,おもりそれぞれの運動方程式を立てよ。 B 分-TーMの かもり M=5.0kg, m=2.0kg, g=9.8m/s? として, 台車とおもりに生じる加速度の大きさはいくらか。 (mg-T) -ma (1), (2)の問題を効率的に解くために, グラフを作成したい。 M とmの代わりに, それぞれk·m(mのk倍。kは比例定数)とmを用いる.すると, 加速度が「台車と おもりの質量比k」 によって決まることが明らかになる。 このことを踏まえて,kと加速度の関係を表すグラフを作成しなさい。 ただし、横軸をk, 縦軸を加速度aとし,別紙での提出も可とする。 M=3.0kg とするとき, 加速度aが(2)の答と一致するよう, おもりの質量mの値を決めたい. グラフを利 用して m の値を求めなさい。