Question

みー

至急お願いします！🙏
１枚目の写真の問題と2、３枚目の写真の問題、
どちらも赤ペンで囲った部分はつり合いの位置であるのに
１枚目:運動エネルギー、弾性力エネルギーがある　
2枚目:エネルギー全てなし
　となるのはなぜですか？💦

位置0とPでのおもりの運
動エネルギー,位置エネルギーは,表のようになる。
力学的エネルギー保存の法則を用いると,
たりし
現在の
PO
k(x,+4)?·O
位置エネルギー(J
m×P+mg×(-A)+-
位置0における力のつりあいの関係から、
運動エネ
ルギー(J)
弾性力
2保存
kx。-mg=0
重力
X=ー
mg
…の
ジェット
0|
mu" Omgx0博
式のを整理し、式②を代入すると,.
点までモー
る。このと
メール 0ー0 (m/s)
P m×0° mg×(-)k(+4)?
;m=
2
ゆ up
おもりの位置エネル
ギーは、重力、弾性力
の各位置エネルギー
の和である。
式のを整理し、
ーmgA+kr+
なっている
式のを代入し。
び同じ高さ
負の仕事を
m=ーmgA+kX
XA-
14 ばね定数 98N/m の軽いばねを天井からつるし、その先端に質量2.0kgのお
もりをつるした。ばねが自然の長さになる位置で静かに手をはなすと,おもりはつりあ
いの位置0を中心に振動した。
(1)おもりが最下点に達したとき、 ばねの伸びは何m か。
(2) おもりが点0を通過するとき、その速さは何 m/s か。
一般に、
ギーはその
それぞれ上
Plus
次の関係か
連結して運動する物体の力学的エネルギー
図のように、質量の異なる2つの物体A, Bを糸で連結し、 軽
くてなめらかに回転する定滑車に糸をかけて、物体を運動させ
る。糸は、物体A, Bに同じ大きさの張力をおよぼし, Aに負、
Bに正の仕事をする。糸の張力は保存力ではないため、それぞ
れの力学的エネルギーは保存されない。しかし, 物体AとBを
一体のものとみなすと, 糸の張力がA, Bにする仕事の和は0と
なり、AとBの力学的エネルギーの和は保存される。
トカ学的二
糸の張力
A)
降
糸の張力
のB
Bの重力
E(J…変
E(J)…変
式の意味
Aの重力
108 第I章エネルギー
あり)) pl08 間4
k= 98 [Ym]
O フリあいの位置を中じに振動
の
図へように自然長(A)~フリチいの位置と
フリあいの伝置~最下(c)は同じ寝さ
(U-0)
2.06)
B
(~中いに接動。とあったときには、
上下のふれやは同じ大ままです)
*つりあいの位置(B)を推準面とする
*A-B 間をXm,(B-C間む久レ)
とすると A~C間は 2又 Cm]
うりあいの
花き()
C
(r-o)
BE通過する速立E ひとする
Kez
A
U
0
2.0x9.8xx
Bす)
k
A
B
0
U
BX20×び
2g2
42
-2x196x
0
+x98x2
0
C
2.0x9.8×(2)土メ99× (2x)*
0
clo
り)
9.8=49x
28
(りEA= Ec より
2g2 =-2gx +19622
ズ=
49
最下をまでの中びは 22なので
A20x2= 0.40Cm)。
=420
ニ
000000O
1自一長

自然の長さ、
図106. カ学的エネルギーの保存● ばね定数k[N/m] の軽いつる
巻きばねの一端を固定し,他端に質量 m [kg] のおもりをつるして,
おもりを下から手で持った台で, ばねが自然の長さになるように支
える。重力加速度の大きさをg[m/s°] とする。
(1)台をゆっくりおろしていくとき, x[m] だけ下がった位置で台
がおもりを支える力の大きさF[N) を求めよ。 o)
(2) おもりが台から離れるとぎのばねの伸びx, [m] を求めよ。 つりあい
(3)はじめの状態で台を急に取り去った場合,最下点でのばねの伸びx2[m] を求めよ。
おもりの最下点について, x」 とX2の差が生じた理由を述べよ。
> 110
応用問題
107.仕事と運動エネルギー● 質量 2.0kgの物体が、
なめらかな水平面の×軸上の原点Oを速さ 3.0m/s で通過

ceeleecee
自然の長さぞ
第5章仕事と力学的エネルギー 51
(3) 自然の長さの位置を基準水平面とする(図b)。はじ
めの位置と最下点での力学的エネルギー保存則より
0+0+0=0Emgx2+ kx2
2
60セの5 0=
2mg
RX2 X2-
k
はじめ/2
2 (2)の結果と比べると2倍
伸びていることがわかる。し
たがって、おもりはつりあい
の位置を中心に、 はじめの位
置を最上点、ばねの伸びx2
の位置を最下点として振動す
2mg
X2=-
k
基準
水平面
X2>0 より
最下点
(4)台をゆっくりおろしていく場合は,おもりを支え
る力によって負の仕事をされ力学的エネルギーが
減少するが、台を急に取り去った場合は力学的エ
ネルギーが保存されるため。
図b
る。
Zここがポイント
107
力の大きさが変化するので「W= Fxcos0」の式にFの値を代入することはできない。 カFの分力
Ecos 0 のみが仕事をするので, (F-x図の面積)×cosθが、 Fのした仕事となる。
また,物体の運動エネルギーの変化=D物体にされた仕事 の関係が成りたつ。

ばね エネルギー 運動エネルギー 弾性力エネルギー

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

たこ焼き

１枚目でみーさんが赤ペンで囲った部分は、つり合いの位置です。
１枚目では、バネが自然長になったところから、手を離していて、そのあと、
おもりはCの位置まで下がり、Bの位置(つり合いの位置)を上向きに通過していきますよね？
ということは、Bの位置ではおもりは動いているから運動エネルギーがあります。
また、Bの位置ではバネは自然長よりx[m]伸びているから、弾性力による位置エネルギーもあります。
Bの位置での重力による位置エネルギーは、重力による位置エネルギーの基準をBの位置にしているから、0です。

3枚目でみーさんが赤ペンで囲った部分は、つり合いの位置ではなく、バネが自然長のときの位置です。
で、始めの位置(バネの長さが自然長)では、おもりは動いていないから、運動エネルギーは0
始めの位置では、バネの長さが自然長だから、弾性力による位置エネルギーも0　
始めの位置での重力による位置エネルギーは、重力による位置エネルギーの基準を始めの位置にしているから、0です。