Question

Σ

(4)なぜ力学的エネルギーは保存されるのですか？
浮力は仕事をしないのですか？

の同期1
表せ。
189 液体中の物体の単振動
図のように, 断面積Sの円
柱状の物体を密度p の液体に入れたところ, 物体は液体中にん
だけ沈んで静止した。 さらに物体を距離dだけ沈めてからはな
したところ, 上下に振動を始めた。 ただし, 振動中、物体の上
面は常に液面から出ているものとし, 物体が液体から受ける力
は浮力のみと考え, 重力加速度の大きさをgとする。
(1) 物体の質量mを求めよ。
P
物体
S
-186, 187
(2) 静止状態の物体の底の位置0を x=0 とし、 鉛直下向きに軸をとるものとして,
振動中の物体 (位置x) にはたらく力の合力Fをp, S, g, x で表せ。
(3)この振動の周期Tを求めよ。
(4) 物体の速さの最大値 vo を求めよ。

四ここがポイント
185
ばね振り子の周期の式 「T=2π
m
をもとに考える。
k
解答 (1) おもりの質量はm, ばね定数はkなので
m
T=2π
k
(2) おもりの質量はm+m=2m, ばね定数はんなので
T=2π₁
2m
k
(3) おもりの質量はmであり、 2つのばねを合成したばね定数kは次の
次の
ように表される。
k=k+k=2k
AL FRUS
m
よってT=2√2k
(4) おもりの質量はであり、 2つのばねを合成したばね定数は次の
ように表される。
1_1 12
+
kkk
ていないの
ない
2m
これを解くとku= 1/12 となる。よってT=2
k
ここがポイント
の
き
で
の
て

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

まこのすけ

問題と解答どちらかが別のものです。問題が間違えていないものとすると、浮力が仕事をしているので、力学的エネルギーは保存しないでしょうね。

Σ

すいません、、、

まこのすけ

なるほど🧐
解答を見て分かりました。
Fの形を見ると、変数がxのみですので、バネ定数が
ρSgの弾性力と同じように扱える。
よって、位置エネルギーが定義できる力(保存力)と同じ扱い。
F以外に力は働いていないので、保存力だけが仕事することになるので、力学的エネルギーが保存される。

この問題はともかく、
僕のおすすめは力学的エネルギーの保存よりも、
単純に運動エネルギーの変化が物体がされた仕事
に等しいを使うのが、考えなしに使えるから、良いかなと思います。

Σ

ありがとうございます🙇🏻‍♀️՞