右ページの図のように, 長さ(の糸に質量mの物体を結び, 最下点で初速度しっを
問8-3
与えた。 以下の問いに答えよ。
糸が鉛直方向となす角度が0のときの糸の張力Sを求めよ。
物体が1回転するために必要なめに関する条件を求めよ。
この問題では, 物体の高さが変わるため, 物体の速さも変化します。
つまり、この問題における円運動は, 等速円運動ではないのです。
等速でない円運動の場合でも基本的な考えかたは等速円運動のときと同じですよ
(1)は「円の中心方向の力のつり合いを考えて, S=mgcosθ」としてはダメです。
物体は静止していない, つまり, 円運動をしています。
円運動をしているということは, 中心方向に加速度が生じていますよね。
加速度が生じているということは, 力のつり合いではなく,
運動方程式を立てて考えなければならないということです。
解きかた (1) 向心力は, 張力Sと, 重力の中心方向成分である-mgcosθとの和
S-mgcos0