物理
高校生
解決済み

至急です!!

物理基礎の問題がまったくわかりません‥
(たぶん運動方程式とか‥)
どなたか教えてください🙇‍♀️

% 図のように, 天井に固定されている2つの滑車を介して質量の無視できる軽い糸が 張られている。糸の一端に質量4mのおもりが、 また他端には質量3mのおもりがつ るされている。 滑車の間に張られた糸に点Aから軽い糸を介して質量Mのおもりを つり下げると, 滑車間に張られた糸はおもりをつり下げた点Aで90°の角度をなし 静止した状態を保ち続けた。 滑車と糸の間は滑らず, 滑車は摩擦なく回転できるもの とするとき, 点Aにつり下げられていたおもりの質量Mをmを用いて表せ。なお, 図は概略を描いたものであり,おもりの位置等は問題文の内容と必ずしも一致しない。 4m M 3m
2. 2枚の板A,Bにばね定数kの軽いばねをそれぞれつける。 ばねの他端の間に質量m の物体Pをつけて, ばねがともに自然長になるようにする。 この状態で板 A, B を固 定し,物体Pをもってゆっくり下ろしていくとある距離だけ下がって、物体Pはつり あった。 このとき, 次の問いに答えよ。 板B 板B 00000 物体 P 板 A 板 A 自然長 つりあい (1) 上のばねの伸びを求めよ。 ただし, 重力加速度を」とする (2) 板Bの質量がMのとき, 板Bを固定するために必要な力を求めよ。
3. 図のように,2つのなめらかな斜面P, Q と滑車をもつ固定された台がある。 斜面P には質量mの小物体A, 斜面Qには質量M(M>m) の小物体Bが置かれ、 2つの小物 体はなめらかな滑車を通して細い糸でつながれている。 また, 小物体Aには斜面Pの 下端に固定されたつる巻ばねSが取り付けられている。 斜面P, 斜面Qの傾角はそれ ぞれ30% 60° で, つる巻ばねSのばね定数をk, 重力加速度の大きさを」として、 以下 の問いに答えよ。 なお, 各小物体と斜面との間の摩擦、糸と滑車との摩擦、および 糸, つる巻ばねの質量は無視する。 滑車 小物体B 小物体 A M Q m 斜面 P つる巻ばねS_ 000000 30° 60° 水平面 小物体A, B がつりあって, 静止しているとき, 次の問いに答えよ。 (1) 糸の張力の大きさはいくらか。 M, g を用いて表せ。 (2) つる巻ばねSの自然長からの伸びはいくらか。 M,m, g, kを用いて表せ。
運動とエネルギー

回答

✨ ベストアンサー ✨

1枚目
写真のように力を分解します。
右側に新たに書いた三角形は、三平方の定理から3:4:5の比になっています。
そして、力を分解した図の青、水色の三角形も同様に3:4:5の比になります。
青の三角形は、斜辺が4m、底辺が力A、高さが力Bとなっているので、
斜辺:底辺:高さ=5:4:3 から
力A=4/5×4m=16/5m
力B=3/5×4m=12/5m

水色の三角形は、斜辺が3m、底辺が力D、高さが力Cとなっているので、
斜辺:底辺:高さ=5:4:3 から
力D=4/5×3m=12/5m
力C=3/5×3m=9/5m

力B=力D
力A+力C=Mとなればいいので、
M=16/5m+9/5m=5m

めめ

回答ありがとうございます!!
質問です
なぜ三平方の定理が3:4:5の比になっている事がわかるのでしょうか??
直角三角形の一つの辺の比が345のどれかになれば、3:4:5の比になる事が確定するいう事ですか?
数学苦手で‥すみません🙏😢

きらうる

三平方の定理は分かりますか?

直角をはさむ2辺が4,3なら、
4²+3²=25=5²
となるので、斜辺は5になります。

めめ

すみません!別の三角形と勘違いしていたみたいです!!三角比のところ理解できました!
優しく教えてくださりありがとうございました☺️

きらうる

2枚目
(1)
上のばねは伸びているので、縮もうとする力が上向きにkx、物体Pの重力が下向きにmg、下のばねは縮んでいるので、伸びようとする力が上向きにkx。
よって力のつり合いは
mg=kx+kx 
→ 2kx=mg
→ x=mg/2k

(2)
板Bの重力はMg、上のばねは縮もうとする力が下向きにkx。
これより、板Bを固定するための上向きの力をFとすると、
F=Mg+kx
さらに(1)で求めた、x=mg/2k を代入して
F=Mg+k・mg/2k
→ F=Mg+mg/2

めめ

すごくわかりやすいです!🥹✨
理解できました!!

めめ

よければ3枚目の解説も知りたいです🙇‍♀️

きらうる

写真のように矢印を設定します。
台である三角形のそれぞれの比は角度から
斜面P:斜面Q:水平面=√3:1:2

(1)
小物体Bについてのつり合いの式は、
T(張力)=Mg×√3/2
   =√3/2・Mg

(2)
小物体Aについてのつり合いの式は、
T+kx=mg×1/2
(1)のTを代入して
√3/2・Mg+kx=mg/2
ばねの伸びを知りたいので、x=にしていくと
→ kx=mg/2-√3Mg/2
→ x=mg/2k-√3Mg/2k
   =(mg-√3Mg)/2k

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