出題パターン 25 曲面上の円運動 点Aで質量mの小物体を静かに放した場合 の運動を考える。重力加速度の大きさを!! とす 物体が点 R (LAPR=0) を通過するときの速 さぁ (1) であり、面から受ける垂直抗力 は (2) である。がある値より小さい場合 は、物体は点Sを通過したあとも、しばらく面 上をすべる。 Q B そして、ある点T (LSQT = 9) に達したときの速さを1とすると､点で 物体が面から受ける垂直抗力は(3) となる。 そして4=Pの点T で面から離れて空中に飛び出したとする。 このとき cos Po=(4) という関係が成り立つ。 また点 To で面から離れるときの物 体の速さをg, a b で表すと (5) となる。 解答のポイント! 面から離れる垂直抗力N=0の条件を活用する。 解法 (1) 求める速さは,力学的エネルギー保存則 より (図7-9), (高さ0の点はSにとる) A P 1 mga= mvi'mga (1-sin0 ) 2 点A 点 R ,,=v2gasino ①袋 (2) 図 7-9のように点Rを通過する瞬間を回る 人から見て、円運動の解法3ステップで解く。 図7-9 STEP1 中心は点P, 半径は, 速さは D, である。 STEP2 遠心力を図7-9のように作図。 STEP3 回る人から見た半径方向の力のつりあいの式と①より Vi 垂直抗力N=m + mgsino=3mgsino a 86 漆原の物理 力学 R Po 遠心力 m2/2² R 4 N₁ 18 8 asine 中心 a