物理の円運動の問題です。(1)～(3)まで全て教えてください。

体積× 質量mの小ビーズ球Pが、 細い滑らかな 棒にそって自由に動けるようになっている。 棒は鉛直より角度日 (0° < 0 <90°) だけ 傾いていた状態で支点Oに固定されている。 重力加速度をg とする。 (1) いま、棒を鉛直軸OAのまわりに角度0 を保ったままある角速度で回転させたところ、 Pは支点Oから高さho の水平面内で円運動した。 このときの角速度 wo] を求めよ。 (2) 次に、 摩擦のある棒に取り替える。 棒が回転して いない場合、 P と棒の間の静止摩擦係数をμとすると､ Pが滑らずにいられるための日の条件を求めよ。 ho ihetandr-- O 0 P mg (3) いま、この棒を0=45° に固定した。 この棒が回転していない場合 Pは滑り落ちてしまった。 そこで、 角速度で回転させたとき、 ある高さhでPが 落ちていかなかった。 Pが落ちないでいられるωの範囲をもとめると、 1 ≤w (6) となる。 そして同様に､ Pが上がっていかない条件も考慮すると、Pが高さhを保って の範囲は以下のようになる。 1 ≤ w ≤ 2 糸の張力工具 大分大 改

写真の(4)番です。解答では、角速度が最大値の時リングRがすべりだす直前である、とあったのですが、この角速度を超えた場合リングはどちらに動くのでしょうか？遠心力の接線方向(上)への力が大きくなって上側へ滑るのでしょうか？

216. 回転するリング■ 半径aの円形状につくられた針 金が,鉛直面内に立てられており, 針金は,中心を通る 鉛直軸のまわりに回転することができる。 また, 針金に は,質量mのリングRが通してあり, リングRは,針金 に沿って自由に運動することができる。 重力加速度の大 きさをgとして,次の各問に答えよ。姉の 駄十 まず,針金とリングRとの間に摩擦がない場合を考え方によ る。 図のように, 針金を鉛直軸のまわりに一定の角速度 で回転させたところ, リングRは, R と針金の中心Oを 結ぶ直線と鉛直軸が角度0をなす位置で, 針金に対して 静止した。 (1) リングRが受ける重力の, 針金の接線方向の成分の大きさはいくらか。 (2) 針金が鉛直軸のまわりに回転する角速度はいくらか。 0 coso 速度の最大値はいくらか。 ただし,μ<- sin 0 針金 - 125 / リング R (3) リングRが針金から受ける垂直抗力の大きさはいくらか。 次に,針金とリングRとの間に摩擦がある場合を考える。 針金を一定の角速度で回転 させたところ, リングRは,Rと針金の中心Oを結ぶ直線と鉛直軸が角度をなす位置 で, 針金に対して静止した。 針金とリングRとの間の静止摩擦係数を｣とする。(c) (4) リングRを針金に対して静止させるための, 針金が鉛直軸のまわりに回転する角 とする。 Savu

解答がなく困っています。 何方か解答してもらえると嬉しいです。

【注意】 「~求めよ。 説明せよ。」 の間では式等の意味を説明しつつ論理的かつ丁寧に解答すること。 式の羅列だけでは半分以下 の評点となる。 答えだけをポンと書いた答案は評価しない。 新たに変数を導入するときは必ずその意味を定義すること 問1 (13点) 水平面内でz軸(=2軸, 鉛直軸)の周りに一定の角速度で回転するまっすぐな管があり, 内部に滑らかに拘束された質量 mの質点がある。 座標系 0 xyz は慣性系, 0x'y'z'はx' 軸が管の長手方向に固定された回転座標系である. 質点には, 管から作用するy 方向の垂直抗力N と x軸に沿って原点0の向きにF = ax' (aは正の定数) なる力が作用する。 初期 条件はt=0 でx=x =0である. (1) 回転座標系で観測した変位,速度, 外力および角速度のベクトルr, v,F'およびωを示せ(x',y'z'成分を解答せよ)。 (2) x'およびy'方向の運動方程式を求めよ。 (3) x' が振動的になる条件を示せ。 この条件が満たされるとき初期条件を考慮してx" を求めよ。 (4) (3) の条件の下で垂直抗力Nを時間の関数として求めよ. Far wt m

物理　円運動 写真の問題についてです。 求め方を教えてください！ 急ぎです。お願いします！

54 次の「 を埋めよ｡ 図のように, ばね定数k[N/m〕, 自然の長さL [m]の軽いばねの一端を天井の1点Oに取り つける。 重力加速度の大きさをg[m/s2] とする。 質量mの小球を, 点0 からの距離r[m〕, およびばねと鉛直軸がなす角度を一定に保ち ながら、水平面内で等速円運動をさせた。 等速円運動の角速度をw [rad/s] とすると, 向心 力の大きさは, m, 1, 0, を用いて ① [N] と表される。また, 小球がばねから受ける力の 水平成分の大きさは, k,r, L, 0 を用いて ② [N] と表され, この力が向心力と等しいとい う条件から,角速度wは, m, k, r, L を用いて③ [rad/s] となる。 さらに, 小球がばねから受ける力の鉛直成分の大きさは,k, r, L, 0 を用いて ④ [N] と表される。 この鉛直成分と重力がつり合う条件から,角度 0 は, cos0=⑤を満たすことがわかる。 この関係を用いて③からk, L を消去すると, 角速度は,g,r, 0 を用いて ⑥ [rad/s] と表される。 また, 以上のことから, 等速円運動をしているとき, r⑦ [m] であることがわかる。 00000

この問題の（4）の解説（3枚目の画像）での囲ってある計算が何故こうなるのか分かりません。 途中計算を教えて下さい。

0+ 68. 回転するリング■ 半径aの円形状につくられた針金 が,鉛直面内に立てられており, 針金は,中心を通る鉛 直軸のまわりに回転することができる。 また, 針金には, 質量mのリングRが通してあり, リングRは , 針金に沿 って自由に運動することができる。重力加速度の大きさ をg として,次の各問に答えよ。 まず,針金とリングRとの間に摩擦がない場合を考え る。 図のように、針金を鉛直軸のまわりに一定の角速度 で回転させたところ, リングRは,Rと針金の中心Oを 結ぶ直線と鉛直軸が角度0をなす位置で,針金に対して 静止した。 リング R 鉛直軸 (1) リングRが受ける重力の,針金の接線方向の成分の大きさはいくらか (2) 針金が鉛直軸のまわりに回転する角速度はいくらか。 (3) リングRが針金から受ける垂直抗力の大きさはいくらか。 次に、針金とリングRとの間に摩擦がある場合を考える。針金を一定の角速度で回転 させたところ, リングRは,Rと針金の中心Oを結ぶ直線と鉛直軸が角度0をなす位置 で, 針金に対して静止した。 針金とリングRとの間の静止摩擦係数をμとする。 (4) リングRを針金に対して静止させるための, 針金が鉛直軸のまわりに回転する角 速度の最大値はいくらか。 ただし,μ- とする。 cose 1(e) sine (獨協医科大改) 例題 7.10 0 例題 7 a 針金

【大至急】物理の角運動量と万有引力の範囲の問題を解説してほしいです！！急いでます！

[4] 長さaの軽い棒の各端に質量mの物体A,Bをとりつけ, なめらかな床の上に置き、これを棒の中点 0 を中心として鉛直軸のまわりに角速度で回転させる。これに質量mの物体Cを近づけたところ, B とCが衝突して一体となった。 (i)3個の物体からなる系の, 重心Gのまわりの角運動量はどれだけか。 (ii) 重心Gのまわりの衝突後の角速度はどうなるか。 (iii) 衝突の際に系の運動エネルギーはどれだけ変化したか。 [5] 質量mの人工衛星が, 静止したとみなしてよい質量Mの惑星のまわりを、半径1の円軌道で等速で まわっている。 万有引力定数をGとして以下の問いに答えよ。 (人工衛星の周期の2乗が円軌道の半径の3乗に比例する (ケプラーの第3法則)ことを証明せよ。 (ii) 人工衛星の持つ力学的全エネルギー(=運動エネルギー+ポテンシャルエネルギー)を求めよ。

この問題が理解できないので、解説して頂きたいです。

[1] 伸縮しない,質量を無視できる棒(長さ r とする)の一端を天井につけ, 他端に質量 m のおもりをつけたとする.これを振り子(単振り子)に見立て ると,おもりは支点(天井の固定点)から一定の距離の平面内に固定された円 周上を運動する。.重力加速度の大きさを gとし,抵抗力は無視できるとして X 0 r 以下の間に答えよ。 (1)図のように座標系を設定したとする(z軸は支点の位置に,画面からこち ら側へ突き抜ける向きを正としてとる).また,図の点線で示された鉛直軸と棒 とのなす角度を 0とする.このとき,ある時刻t におけるおもりの位置 デ= (x,y,z) を0を用いて表せ、(x,y,z それぞれ2点) mg 解答 (2)回転の運動方程式 =N を用いることで、単振り子の角度に関する運動方程式 mr dt2 d?e = -mg sin 0 を導け、(4点) dt 計算(考察)過程を含む解答 (3)(2)の運動方程式で微小角振動であると仮定すると sin0 ~0 としてよい.このとき,運動方程式は解くことがで きる。近似された運動方程式とその解を導出せよ(積分定数は任意に与えること).(運動方程式 2点、解の導出 2 点) 計算(考察)過程を含む解答

この問題の解き方、取り掛かりかたが全く分かりません。物理が苦手な上に授業もついていけてない状態です。また、解答がないので解いてくれた解答や解き方を1から教えてくれる方がありがたいです。

Gonlla Glass 2020年度物理学演習1問題 + | の 30 / 37 100% [4-5] 水平平面が鉛直軸(z軸)のまわりを一定の角速度2で反時計回りに回転している。ry軸を この平面上にとり軸は平面とともに回転しているとする(回転座標系)。この平面上を運動してい る質量mの粒子に関して以下の設問に答えよ。 (1) 粒子が受けている本当の力(遠心力、 コリオリの力等のみかけの力以外の力)がF=-mw'r = ーmw? であるとする。回転座標系での運動方程式(のz成分、y成分)を書け。 (2) (1)で求めた運動方程式には、 a1 elw-2)t z(t) b1 ei(w+2)t b2 9(t) 9(t) a2 という形の解がある。運動方程式に代入して解になるようにa2/ai、b2/b1 を決めよ。 (3) (2) の式の実部、 虚部が(2) の運動方程式の独立な4個の解である。このことから、この運動 29 方程式の一般解が (t) = Acos(w -)t+ Bsin(w- )+Ccos(w+S2)t + Dsin(w + 2)t 9(t) = Asin(w -)-Bcos(w-S)t-Csin(w +2)t+Dcos(w+8?)t

（2）でなぜ接線方向に働く力が0なら"つりあっている"と言えるのですか？

実戦演習9 報 図のように,半径がR の円形の針金に質量 m の小さな物体が通 してある。針金上の A点には, 直径 PA に沿った方向に, この針金 を回転させるための腕がついている。円形針金を下にし, 腕を鉛直 方向にとって,これを回転軸として角速度oで針金を回転させる。 針金と小物体との間には摩擦はないものとし, 重力加速度をgとし て,次の各問いに答えよ。 (1) 円形針金の中心Oと点Qを結ぶ直線 OQ が鉛直線 OPとなす 角を0とすると,点Qにある小物体に働く遠心力, 針金からの抗 力および重力の合力の針金の接線方向成分はいくらか。 (2) P点とA点以外につりあい点が存在するために ωが満たさなければならない条件を求め 腕 A 0 0 m 1 P よ。 (3) P点のつりあいが安定であるための条件を求めよ。 ここにつりあいが安定とは, 物体がつりあい点からわずかにずれたときに力がつりあい点に 戻す向きに働き, 物体がつりあい点のまわりで振動する場合をいう.そうでない場合を, つ りあいが不安定という。 (4) P点のつりあいが安定のとき, 小物体を P点から少しずらして離したところ,小物体は点 Pを中心として小さな振幅で針金に対して単振動をした.このときの周期はいくらか.この 場合,0が微小角度のときの近似式 sin 0=0, cos 0=1 を使って求めよ. [東京電機大学) 問題を解くために coocooorcos

③答え中心向きって書いててなんで中心に働くかわかりません。私は回転の逆向きだと思ったのですが、、、

0.30 1D3 半径0.20mの水平なあらい円板の端に質量0.10kgの小物体Pをのせる。 (1) この円板を、中心を通る鈴鉛直軸のまわりに一定の角速度で回転させた。60回転 するのに要する時間は 157秒であった。小物体Pが円板とともに回転している とき次の問に答えよ。ただし元=3. 14とする。 0小物体Pの回転の角速度のは何 rad/s か。 小物体Pにはたらく向心力の大きさFは何Nか。 「次に、回転の速さを徐々に増していったところ、はじめの2倍になったとき、 Pは円板から飛び出した。 ③小物体Pにはたらいていた摩擦力の向きは、 どの向きか。 小物体Pと円板との間の最大摩擦力を求めなさい。 0.20m 0 F なんで?