(1)を自分でやってみて、その写真を見せてくれませんか？
なぜそのように書いたのかは説明できますか？
重力と垂直抗力があってそれと等しい力が反対方向にも働いていると考えてこのようにしました。
重力はそれでいいと思います。摩擦力はなぜ下向きに書いたか説明できますか？
右下の向きですね。失礼しました。
子供が滑る方に働くのかな?と考えました
そこですね。摩擦力は、運動する方向と反対向きに働きます。なので、左上です。子供が動く方と反対向きなので。そこ以外は多分okだと思うので、(2)も自分なりの答えを教えてください。
(2)無理です！って感じなら言ってください。
ありがとうございます。左上向きの矢印に訂正しました。(2)以降から全く歯が立ちません。物理初学者すぎて申し訳ございません。
全然大丈夫ですよ。
まず運動方程式とは何かですが、
「運動している物体の
質量×加速度=合力の和」というものです。合力の和の部分は、加速度の向きを正にしてください。
今回でいうと、子供について、垂直抗力と重力の一部は釣り合っているので、坂の斜面に沿った向きの力だけ考えます。
加速度はa、質量mと分かっています。あと何が必要か、ですが、子供にかかっている力ですね。
斜面右下向きの力:mgsinθ
斜面左上の力:摩擦力なので、μ×垂直抗力
今回垂直抗力はmgcosθと釣り合っているので、斜面左上の力は、μmgcosθ。
それらを元に運動方程式を考えると、
m×a=mgsinθ-μmgcosθ
となると思います。
僕なりの図を貼っておきます。
(3)もやります。
ご丁寧にありがとうございます！😭説明して頂いたことをしっかり理解します。
(3)ある角度の時は、子供は静止していた。
"静止していた"時って、加速度ありますか？って言うとないですよね。つまり、a=0ですよね。なので、(2)の運動方程式にa=0を代入します。
(2)で、μmgcosθを摩擦力と書いていますが、今回は摩擦力として見てほしいので、Fに書き直します。
m×0=mgsinθ-F
摩擦力F=mgsinθ
となると思います。
(4)ある角度を超えた時、動き出した。
"動き出した。"という部分に着目して、じゃあどの角度までならギリギリ動かないの？を求めます。すると、摩擦力は今度こそ
μ0mgcosθ、(静止しているので静止摩擦係数μ0を使う)
子供が斜面を下る向きはmgsinθ。この2つが同じ大きさの時は、力が釣り合ってギリギリ動かないですよね。よって、
mgsinθ=μ0mgcosθ
mg約分、cosθ移項して、
tanθ=μ0
が答えだと思います。
(5)は、あんまりわかんないですけど、多分動いてる時にかかる摩擦力を聞かれているので、動摩擦係数μを用いて、
μmgcosθ
だと思います。向きは左上ですね。子供の進行を妨げる向きです。
(6)加速度aを求めよ。
先程使った、
ma=mgsinθ-μmgcosθを使います。
両辺mで割ると、
a=gsinθ-μgcosθとなります。
gで括って、
a=g(sinθ-μcosθ)
だと思います。
今僕が書いたのを見て、もう一回自分自身に説明してください。それが出来ればokなので。分からないとこがあれば言ってください。
本当にありがとうございます。教えていただいたことをしっかり身につけるようにします。後、(4)の子供の質量によらないことはどのように示せばいいですか？度々申し訳ございません。
tanθ=μ0になった時点でokです。
元々の式の意味が、
mgsinθ=μ0gmcosθが成り立つ時にギリギリ滑り出さない、という意味なので、そこから出てきた式であるtanθ=μ0も、その条件を満たしています。
なるほどです！！よく分かりました。もう一度解き直してしっかり説明できるように頑張ります。またご縁があったらよろしくお願いします😊。本当にありがとうございました！
いえいえ！！僕がもし間違えてたら本当に申し訳ないですけどね笑
勉強に意欲的で凄く尊敬します！！！
これからも頑張ってください！！
こちらになります！よろしくお願いします。