Question

ゲストYちゃん

至急です💦
教えてください。
お願いします💦

4
太郎さんと花子さんは、 先生と一緒に、 振り子の運動とエネルギーの移り変わりについて調
べるため、次の実験を行った。 あとの (1)~(4) の問いに答えなさい。 ただし、 物体間の摩擦や
空気抵抗、糸のたるみは考えないものとする。
実験 1
【手順】
① 図1のような装置をつくり、 小
球の最下点を点Pとした。
2 図2のように、点Pから20cm
の位置にある点Aまで小球を持ち
上げた。 また､小球が2個のセン
サーの間を通る位置に簡易速度計
を置いた。
⑤点Aから小球を静かにはなしたところ、小球は簡易速度計を通過したあと、基準面
から4cmの位置にある点Bを通過した。
図3
エネルギーの
大きさ
0
点B
図1
点P
スタンド
点A
小球
太郎さんと花子さんは、 実験1の結果について先生と話し合っている。
先生: 振り子の運動では、 位置エネルギーが運動エネルギーに移り変わっていますね。
太郎:図2の小球が運動しているときの、小球がもつ位置エネルギーと運動エネルギーの
大きさの変化を図3のように表しました。
花子:小球の位置が最も高い点Aでは、位置エネルギーが最大になっています。小球の位
置が最も低い点Pでは、運動エネルギーが最大になっています。
先生 : そうですね。 では、図3をもとにして、各点でのエネルギーの大きさを比べてみま
しょう。
【位置エネルギーの大きさの変化】
点B
4cm
JA エネルギーの
大きさ
図2
-9-
0
簡易速度計し
点P
20cm
B
基準面
点A
【運動エネルギーの大きさの変化】
点P
点A
実験1のあと、 太郎さんと花子さんは、エネルギーの移り変わりについて先生と話し合って
いる。
太郎 : 先生、 実験1では、 位置エネルギーと運動エネルギーの移り変わりを調べました。
エネルギーにはいろいろな種類があるので、エネルギーの移り変わり方は、1通り
ではなく、 何通りもあるのでしょうか。
先生:そうですね。 運動エネルギーが光エネルギーや熱エネルギーに移り変わったり、弾
性エネルギーが力学的エネルギーに移り変わったりするなど、 何通りもありますね。

花子: せっかくなので、振り
子を用いて他のエネル
ギーへの移り変わりを
調べることはできない
でしょうか。
先生 それでは、次の実験2
を行ってみましょう。
コイル
図 4
S極
20cm
N極
点 A
実験 2
【手順】
① 図4のように、磁石と糸でつくった振り子をスタンドにつり下げた。
② 振り子の真下にコイルを置き、オシロスコープにつないだ。
3 磁石を点Aの位置まで持ち上げ、静かに磁石をはなしたところ、 磁石がコイル上を
通過する間に、オシロスコープの画面には、図5のような波形が見られた。
電流の向きと大きさ
オシロスコープへ
(1) 図6は、実験1で用いた簡易速度計を模式的に表したもので、
2個のセンサーの間隔は3cmであった。 簡易速度計に表示さ
れた速さが150cm/sのとき､小球が2個のセンサーの間を
通過するのにかかった時間は何秒か、分数は用いずに求めなさ
い。 ただし、2個のセンサーの間を通過するとき、小球は直線
運動をしたものとする。
図5
センサー
時間
図6
3cm
簡易速度計
He
センサー
(2) 実験1において、小球が点Pを通過したときの運動エネルギーは、点Bを通過したときの
運動エネルギーの何倍か､割り切れるまで計算して、 分数は用いずに求めなさい。