物理
高校生
解決済み
なぜ基準面からの高さは関係ないのでしょうか？
教えてください🙏
(2) Aがばねと衝突してから停止するまでの間において、ばねの弾性力による位置エ
ネルギーの変化を.m.M.D.x、声を用いて表せ。
(和歌山大改)
やや難く思考〉
■65. 動摩擦力と仕事■ 図のように、水平とのなす角が
0の粗い板の上に、質量Mの物体を置き、軽いひもの
一端をAにつなぐひもは板と平行に張って滑車にかけ、
ひもの他端に質量m(m<M)の物体Bを鉛直につり下
げる。 この状態から物体Bを静かにはなしたところ、物
体Aは板に沿って下向きにすべり始めた。Aが板の上を
距離/すべりおりたときについて,次の各問に答えよ。
ただし、重力加速度の大きさをg,板と物体Aとの間の動摩擦係数をμとし、滑車はな
めらかに回転できるものとする。
B
166. 棒におもりをつけた振り子■ 長さが2Rで その中央の固定点
Oを中心として、鉛直面内で自由に回転できる軽くてまっすぐな棒が
ある。 この棒の両端にそれぞれ質量と質量MのおもりAとBを
つけて振り子とする。 はじめ, おもりBはOの真上の位置にあり,わ 0
m
(1) 物体Aの速さを,M,m, 1.0μ',g を用いて表せ。
(2) この運動における物体Aの力学的エネルギーの変化量 4E は、 正負.0 のいず
れか｡理由とともに答えよ。
(12. 奈良女子大改)
例題13
165. 動摩擦力と仕事
「解答
(2) 解説を参照
指針 (1) 物体A,B 全体の力学的エネルギーは、物体Aが動摩擦力
からされた仕事の分だけ変化する。 (2) 物体Aに仕事をする力は重力
動摩擦力 ひもの張力である。このうち、 保存力以外の力は動摩擦力と
張力であり、これら2つの力はAに負の仕事をする。
解説 (1) 物体A, B全体の力学的エネルギーの変化量⊿E は、それ
ぞれの運動エネルギーの変化量、および位置エネルギーの変化量の和
であり、動摩擦力がAにした仕事に等しい。
図1のように、物体Aが板の上を距離/すべりおりたとき、物体
Bは鉛直上向きに距離し上昇する。 このときのA,Bの速さをv
とするとBをはなした直後からのA,Bの運動エネルギーの変
化量は、それぞれ 1/12 M² 1/12m² である。また,Aの高さは
2(M(sin0-μ'cos0)-migl
M+m
Usine減少し, Bの高さは増加するので, A,Bの重力による位
置エネルギーの変化量はそれぞれ-Mglsine, mgl である。 し
たがって, A, B全体の力学的エネルギーの変化量⊿E は,
4E=M³+m²+(-Mgl sine) +mgl...
2
図1
動摩擦力の大きさをF, 垂直抗力の大きさをNとすると, 物体Aには
たらく力は、図2のように示される。 板に垂直な方向の力のつりあい
(1) ひもの張力は、
に負の仕事,Bに正
事をし、その和は0と
る。 したがって, A.
全体の力学的エネル
を考えるとき、張力が
ある仕事は考慮しなくて
い｡
静止
/sine
BO
静止
○重力による位置エネ
ギーの変化量は、基準
高さに関係なく、
の質量)×(重力加速度
×(高さの変化量)である
する
166.
解答
指針
直なので
保存され
で運動し
ルギーの
「解説」
り子な
子が
存の
17
(2) お
同様に
-m
v' =
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