オレンジの矢印の方向に加わる力は考えないのでしょうか。

47 人と台にはたらく力 右図のように, なめらかに 動く軽い定滑車に軽い綱を通し,綱の一端に重さが 200 Nの台をつり下げる。この綱の他端を台上に乗った 重さが 500 N の人が引いた。 (1) 人にはたらく力を図中に矢印で示せ。 (2)人が綱を引く力の大きさが100N のとき, 人が台を 押す力の大きさはいくらか。 (3)(2)のとき、地面が台を押す力の大きさはいくらか。 (4) 台が地面から離れるためには,人が綱を引く力の大 きさをいくらより大きくしなければならないか。 |ヒント 44 力のつり合いより,それぞれのばねにはたらく力を考える。 大 45 センサー 10, 11 物体にはたらく力を、斜面に平行な方向と垂直な方向に分解して考え る。 46 センサー11 ひもの結び目Cにはたらく力のつり合いに着目する。このとき、ひもには たらく力を水平方向と鉛直方向に分解して考える。 47 センサー 10 (4)台が地面から離れる直前に、地面が台に及ぼす力が0になる。

物理基礎です。 121番で仕事の大きさ求めるんですが、 最後の力学的、エネルギー−最初の力学的エネルギー=摩擦力のした仕事、としたら、位置エネルギーを含んでない式でした。 なぜ位置エネルギーを含まないのでしょうか？

摩擦熱の発生のモデルとして、あらい床の上の物体の運動について考えてみよう。 AさんとBさんは,図2のように、物体をあらい水平な床の上で運動させて,静 止する様子を観察した。 質量 0.50kgの物体を床の上の点から速さ2.0m/sで打 ち出したところ, 物体は床からはたらく摩擦力により床の上で静止した。このとき の物体の速さを,速度センサーを用いて測定した。 図3は, 打ち出してからの時間 tと物体の速さの関係を表したグラフである。 A :0 NO 2.0m/s 物体 Oo 0 ma: Ro O 0 図2 v[m/s] antru [m/s]ame Im... 1+Q = mgh 59.0 29 1.6 1.2 床 だろうね。 0.8 0.4 M-23= zad +4=2(+2)) HQ= 0.5 0.2 0.4 0.6 0.8 tana ・t〔s〕 1 ハニ1 図 3

（1）の矢印のところはどこから出てきたのですか?(2)では何故二つ範囲を出したのですか?出す必要はあったのですか?

遠心力に関係した身近なものとしては,洗濯機や遊園地のループ式ジェットコースターなどがある。 例題 33 鉛直面内での円運動 右図のような, 半径 [m] のなめらかな円筒面に向 けて、質量m[kg]の小物体を大きさ [m/s] の初速 度でなめらかな水平面からすべらせる。 重力加速度の 大きさをg[m/s] とする。 (1)鉛直線となす角が0の点(図の点C) を通過すると きの小物体の速さと面から受ける垂直抗力の大き 大 さを求めよ。 (2) 小物体が点Bを通過するための の条件を求めよ。 m Do O 基礎 物理 129 134 138 B C センサー 39 解答 (1) 点での小物体の速さを 円運動では,地上から見て 解くか、物体から見て解く かを決める。 [m/s] とすると, 力学的エネルギー 保存の法則より Bmgcoso N ① 地上から見る場合 遠心力は考えず,力を円の 半径方向と接線方向に分解 し、円運動の半径方向の運 動方程式を立てる。 v² m-=F または mrw²=F ② 物体から見る場合 遠心力を考え、力を円の半 径方向と接線方向に分解し、 半径方向のつり合いの式を 立てる。 どちらでも解ける。 センサー40 物体が面に接しているとき, 垂直抗力 NO (1) 水平面を重力による位置 エネルギーの基準面とする。 1 mu-mo+mg(r+rcos6) 2 2 ゆえに、 v= vo2gr (1+cos)[m/s] ....... ① 垂直抗力の大きさを N[N] とすると, 地上から見た円運動の運動方程式は, m-=N+mg cose r これに”を代入し、整理すると, 2 mvo N= -mg (2+3cos0) 〔N〕 r rcost0 mg 別解 小物体から見ると,円の半径方向にはたらく力は,実際 にはたらく力のほかに、円の中心0から遠ざかる向き に遠心力がはたらいている。 半径方向の力のつり 合いより, N+mg cose-m-00 (量的関係は上と同じ) r 等速円運動では、円の接線方向にも加速度があり、物体か ら見た場合、接線方向での力のつり合いを考えるためには,接 線方向にはたらく慣性力を考える必要がある。 (2) (1)より,00π[rad] では, 0が小さくなるにつれて, v, Nはともに減少していく。 点Bを通過するためには,点B でぃ> 0 かつN0 であればよい。 ①より, 0=0を”に代 入して, v= Vo 4gr よって, v4gr>0 ゆえに,vor 2 mvo また,②より0=0をNに代入して, N= 5mg r よって, ③ ④ を比較すると, V≧0(面から離れない条件) が ● の条件を決めることになる。 ③ ④がともに成り立つためには,vo gr V 2 mvo r - 5mg≧0 ゆえに、gr 9 9 円運動 7

(4)です。高さ9.8から投げて高さ9.8に戻るまでが1s -①で1s経った時の速度が9.8m/s、つまり初速度が9.8m/sで地面に達するまでが1s -②であるため、①+②をしたら求めれるかと思ったのですが計算が合いません。どこで間違っていますか？そもそも考え方が... 続きを読む

t [s] 必解 33 物理 斜方投射 右図のように, 高さ9.8mの建物の屋上 から,仰角30°の向きに初速度の大きさvo[m/s]で小球を投げ 出したところ, 2.0s 後に地面に達した。 (1) 初速度の大きさは何m/s か。 かる 同 (2) 小球が達する最高点の地面からの高さは何mか。 同 (3 小球が建物の屋上と同じ高さを通過するのは投げ出してか ら何s後か。 また,そのときの小球の速さは何m/sか。 ます (4)小球は建物から何m離れた地面に達したか。 9.8m 30° ひ Arg 面平水 センサー 10

何故急にcosθとsinθが出てくるのですか？分かりません。

34 物理 標的への斜方投射 右図のように, 原点 0から 角の向きに小球を打ち出し, 座標 (L, h) にある標的 に当てたい。このとき, 小球の初速度の大きさをいくらに すればよいか。 重力加速度の大きさをg とする。 センサー 10 h -○標的 z -IC

初速度Vに何故cosθがかけられるのですか？（2） です。

32 物理 斜方投射 図のように, 水平面上から仰角の 向きに,初速度 Vでボールを打ち出した。 重力加速度の 大きさをg とする。 (1) ボールが再び地面に落下するまでの時間を求めよ。 (2) ボールを打ち出した地点と、落下地点との間の距離を 求めよ。 (3)(2)が最大値になるときの, 0 の値を求めよ。 センサー10 S

静止摩擦係数に何故N1がかけられてμ0Nとなっているのですか

例題 20 剛体のつり合い 右図のように,質量 M, 長さ2L の一様な棒を水平なあらい床と 垂直ななめらかな壁に立てかける。 棒と床とのなす角をゆっくり小島 さくしていくと,角度が0になったとき棒はすべり始めた。このと きの満たす条件を求めよ。 ただし、棒と床との間の静止摩擦係 数をμ, 重力加速度の大きさをg とする。 センサー 23 物体のつり合いの条件 Fl+F2+...=0 Fw+Fzy+...=0 解答 棒が床から受ける垂直抗力を N.. 壁か ら受ける垂直抗力を N2 とする。 角度が0の とき, 棒が床から受ける摩擦力は最大摩擦力 MN1 なので,水平方向の力のつり合いより, 83 87 90 チ 2L N2 M+M+・・・=0 Mg N2-MoN1=0 =0.018 鉛直方向の力のつり合いより N.1 [m]。 MON₁ N-Mg02 N2 × 2L sind - Mg × Lcosf = 0 N2x2L sinMg Lcos90.... ③ 棒の下端のまわりの力のモーメントのつり合いより, は NO. ①~③より, tan = 20

問17の問題についての質問です。 この問題のベクトル図はどういうに考えればいいのでしょうか。「この人が西向きに1.0m/sで歩いている」と書いているので、左向きにベクトルを書くと思ったんですが、実際は反対に書いていたりとなぜこのベクトル図になったのか分かりません。

4/20 (ワシントン xo Step 3 ◆解答編 p.10~ 13 16 物理 速度の分解 上昇中のヘリコプターを地上から見ると、速度の水平成分が 12.0m/s 鉛直成分が9.0m/sであった。 このヘリコプターの速度の大きさを求めよ。 コプターが, 水平より 30° 斜め上向きに30m/sの速度で飛んでいるときの, 速度の水 また、速度の向きが水平方向となす角を0として, tan の値を求めよ。 さらに、ヘリ 平成分と鉛直成分をそれぞれ求めよ。 XX 17 物理 相対速度 風が吹いている中を人が歩いている。この人が西向きに 1.0m/s で歩くと,風はちょうど北東から吹いているように感じる。また,この人が西向きに 4.0m/sで走ると, 風はちょうど北から吹いているように感じる。 風の速さを求めよ。 xx 18 等加速度直線運動 列車が一定の加速度α 〔m/s']で直線軌道上を走っている。 地 点Aを列車の前端が通過したときの列車の速度は u[m/s], 後端が通過したときの速度 はv[m/s]であった。 2(1) この列車全体が地点Aを通過するのに要した時間はいくらか。 (2)この列車の長さはいくらか。 (3)この列車の中点が地点Aを通過したときの列車の速さはいくらか。 2 し に 線 用 老 1 > LIL

オレンジ並み線の部分です 10t＝2分の1×0.50t2乗ではダメですか？

知識 16 応用例題1等加速度直線運動と相対速度 止まっていた自動車Aが一定の加速度で走り始めた。Aが走り始めた瞬間に,Aの 横を10m/sの一定の速さでAが動く向きに走ってきた自動車Bが追い越していった。 Aは走り始めてから 100m 走ったところでBと同じ速度になった。 Aの加速度の大きさはいくらか。 (2)AがBに追いつくまでの走行距離を求めよ。 (3)AがBに追いついたとき,Aから見たBの相対速度を求めよ。 ! センサーフ 時刻 t = 0 に位置x=0を 同時に通過 (出発) したもの として考える。 解説 自動車 A が走る向きをx軸の正の向きとする。 v=0 加速度 α a →10m/s -100 m- 10m/s を であ (1) 23 (3) 知識 17 上泉 上昇1234 →UA グラフ (1) (2) (3) →10m/s グラフ (4) v[m/s] 自動車A- 自動車B 10 DOD B -x (m]- 知識 (1)Aの加速度をα[m/s] とすると,ぴ-v=2axより, 10°-02=2a×100 ゆえに,a= 0.50m/s2 (2)A が発進してから自動車Bに追いつくまでの距離を x[m], かかった時間を [[s] とすると, 1 2 A について, x=vot+=aťより,x=0+≒×0.50t…① Bについて, x=vtより, x=10t 0+1/2×0.50 [発展] 18 船 (1) (2) …② t[s] 式 ①,②よりを消去すると, x= 速度が同じ ると、よ=1/2x0.50×(赤)~ IC 知 グラフ 1 になる時刻 AがBに追い つく時刻 x(x-400)=0 ゆえに、x=400m (x=0は不適) 物 三角形と長方形の面積が等しく なる時刻にAがBに追いつく (3)追いついたときのAの速度をva [m/s] とすると, v=2ax より vA-02=2×0.50×400 ゆえに,ひA=√2×0.50×400=20m/s Aから見たBの相対速度を v^B [m/s] とすると, VAB=UB-VAより, VAB=10-20=-10m/s よって,進む向きと逆向きに10m/s (1 (2

(3)でどうして重力mgは含まないんですか？？

電界中の荷電粒子の運動 例題 66 右図のような装置が真空中に置かれ ている。 左側のヒーターHから出た質 量m. 電気量-eの電子が, HA間に かけられた加速電圧 V によって加速 され,距離 dだけ隔てて平行に配置さ れた長さの2枚の電極 C D に平行 に入射する。 Cの電位はDよりVだ H Vo くなる。 314 324 ように,C,D と平行に軸、垂直に軸をとり, 電子の初速度は0とし、重力の 高い。 C,D の中央から距離Lだけ離れたところにスクリーンSを置く。上図の 影響は無視する。 (1) A を出た直後の電子の速さはいくらか。 (2) CD間にできる電界の強さEはいくらか。 (3) CD間で,電子のy軸方向の加速度αはいくらか。 (4) CD間の出口での,電子の軸方向の速度vy y 軸方向の変位 y を求めよ。 (5) CD 間を出た後, スクリーンSに衝突するまでの時間はいくらか。 (6)初めからスクリーンに衝突するまでのy軸方向の変位yを求めよ。 ●センサー 105 電圧Vで電子を加速した とき,電子に電界がする仕 事は, W=eV 解答 (1) 加速電圧にされた仕事 eV [J] だけ運動エネルギー 1 2e V が増加するので mvo?evo より,v= m (2)平行極板間の電位差と電界の関係より V V=Ed は12 電子の得た運動エネルギー は, ゆえに,E= d (3) 運動方程式より, mv²=eV 91. センサー 106 極板間では, 電界に平行な方向 →等加速度運動 電界に垂直な方向 ma=eE ゆえに、a= eE eV m md (4)CD間では軸方向には力が加わらないから等速度運動を する。CD 間を通り抜ける時間をとすると,軸方向の運 動より,l=vol, y 軸方向は加速度αの等加速度運動をする ので, eV 1 eVl →等速度運動 v₁ = at₁ = × × md Vo md √2e Vo 1 ev Y₁ 2 at₁₂ = × × 2 2 md (5) CD 間を出ると,電界はなくなるので、x軸方向にも 方向にも力がはたらかず,等速度運動をする。軸方向の運 Vo m VL e d № 2m Vo VI² Ad Vo ■ 原子・分子の世界 動より, L- =vot ゆえに、t= 2L-1 2L-1 m 200 22eVo 2 (6) 電極を出た後の y 軸方向の変位を y2 とすると, VI² VI(2L-1) y=y+y2=y+vyt= + Advo 4d Vo VIL 2d Vo