千葉
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千葉大理系前期
図のように
2023年度 物理 31
角30°のなめらかな斜面上に質量m の台車が置かれ, そ
の台車には軽く伸び縮みしない糸の一端が取り付けられている。 その糸のもう一
端は斜面の上端に固定された定滑車と, 床と軽いばねでつながれた動滑車を介
して、天井に取り付けられている。 なお、 台車, 定滑車、動滑車, 糸は,すべて
同一の鉛直面内にあり, 台車から定滑車までの糸は斜面と平行, 定滑車から動滑
車および動滑車から天井までの糸は鉛直で, 糸がたるむことはないものとする。
また、2つの滑車は軽く, なめらかに回るものとする。
価
台車が静止しているときの位置をつり合いの位置とする。図のように,このつ
り合いの位置から,斜面の最下点までの距離をLとする。なお,距離L.なら
びに台車から定滑車までの距離は、後述する単振動による台車の振幅に対し
て,十分に長いものとする。また,ばね定数をk, 重力加速度の大きさを gとす
る。空気抵抗や摩擦は無視できるものとして、 以下の問いに答えなさい。 ただ
し、解答に用いる物理量を表す記号は,問題文中に与えられているもののみとす
る。
に
その
e fi
St
と
重力の向き
台車
L
30°
m
図
■天井
Grellle
動滑車
ばねん
床
〇問1 つり合いの位置において台車が静止しているときの, 糸が天井を引く力の
大きさを求めなさい。
