Question

haru

赤線部(写真2枚とも)について
正の向きは加速度aについてしか書かれていないのは何故ですか？
他の「浮力f」「mg」「抵抗力kv」については、勝手に加速度と同じ向きを正の向きとして良いのでしょうか。

STEP 3)模試問題にチャレンジ
(3年7月記述 改。、
図1のように,球形の浮きを円筒形の深い水槽の底に細くて軽い糸で固定し、水橋に」
を入れた。このとき,糸はぴんと張った状態であった。浮きの質量と体積をそれぞれ m.レ
水の密度をpとし,水の密度は深さによらないものとする。また, 水中の浮きは,浮きと
同体積の水の重さに等しい大きさの浮力を受ける。重力加速度の大きさをgとする。(20占)
水槽
水
p
浮き
m
V
糸
図 1
問1 このときの糸の張力の大きさはいくらか。9.m, V, pを用いて表せ。(6点)
がつく
次に,糸を静かに切ると,浮きは鉛直上方に上昇し始めた。浮きの上昇する速さを»と
すると,浮きには速さに比例する抵抗力 ko(kは比例定数)が,運動する向きと逆の向きに
はたらくものとする。
問2 水中を上昇する浮きの速さがっになったときの浮きの運動方程式(加速度をaとする)
を,次の空欄
を埋めて完成させよ。ただし,aは鉛直上向きを正とする。(7点)
ma=
しばらくすると,水中を上昇する浮きの速さが一定になった。
問3 このときの浮きの速さはいくらか。9, k, m, V, pを用いて表せ。(7点)

STEP 3 模試問題にチャレンジ
問1
浮力の作用点は,浮きを水で
浮力の大きさfは浮きが排除した水の重さに等しいので
f=pVg.
糸の張力の大きさをTとすると,浮きにはたらくカのつり合い
置き換えたときの水の重心で
ある。浮力を図示するには,
浮力の作用点を左図のように
浮きの中心とし,ここから矢
印を描けばよい。
の式は
mg
T
fーT-mg=0
よって、
T=fーmg=(oV-m)g.…(答)
問2
浮きの上昇する速さが»のとき,浮きにはたらく力は右図の
f
ようになる。鉛直上向きを加速度の正の向きとするので,浮ト
「きの運動方程式は
kv
Ymg
金右辺は,鉛直上向きを正とし
た浮きにはたらく合力を表し
ている。
ma=f-mg-kv
=(oV-m)g-ko
(答)
問3
加速度が0になると,浮きの速さは一定になる。a=0.となったときの浮
きの速さを1,とすると,O式でa=0として、
0=(oVーm)g-kv,
(oV-m)g
金速さが一定になったとき,浮
きにはたらくカはつり合う。
運動方程式でa=0 としたの
式は,力のつり合いの式と同
等だ。
よって,Vr=
(答)
k

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

哲治

そもそも物理では座標系を自分で設定しなくてはなりますので。
ここでは上向き正の座標系を設定しているので、すべての力、変位、すべて上向き正です。

haru

わかりました。
ありがとうございます！