・1枚目の写真の基本例題21(3)の解説で

物理

高校生

解決済み

2ヶ月前

・1枚目の写真の基本例題21(3)の解説で
式は0＋1/2×50×x²とありますが(2)のB地点での位置エネルギーは0なのに、なぜ(3)ででてくる位置エネルギーはなぜ0じゃないんですか？
・2枚目の写真の基本例題22(2)の問題で解説には運動エネルギーと重力による位置エネルギーと弾性力による位置エネルギーが必要と書かれていますが、力学的エネルギーの式は
運動エネルギー＋重力による位置エネルギー
なのになぜ弾性力による位置エネルギーが必要なんですか？

テスト近いので解答してくださると嬉しいです🙇🏻‍♀️

48 第1編■運動とエネルギー基本例題 21 力学的エネルギーの保存 104~108 解説動画ともになめらかな, 斜面 AB と水平面 BC がつながっており、点Cにばね定数50N/m の長いばねがつけてある。水平面 BC から 2.5mの高さの点Aに質量 2.0kgの物体を置き, 静かにすべり落とした。ただし、重力加速度の大きさを9.8m/s2 とし, 水平面 BC を高さの基準にとる。 (1) 点Aでの物体の力学的エネルギーは何Jか。 2.5m B C (2) 水平面 BC に達したときの物体の速さは何m/sか。 (3) 物体がばねに当たり, ばねを押し縮めていくとき, ばねの最大の縮みxは何mか。指針 (2),(3) 重力や弾性力 (ともに保存力) による運動では, 力学的エネルギー (運動エネルギー Kと位置エネルギーUの和) は一定に保たれる。すなわち K+ U =一定解答 (1) KA+ UA=0+2.0×9.8×2.5 =49 J (3)(2)と同様に, K+U=KA+UA (2) 力学的エネルギー保存則によりばねが最も縮んだとき, 物体の速さは 0 であるから K = 0 KB+UB=KA+UA よって 0+1×50×x=49 1 よって -×2.0×2+0=49 2 v2=49 x²= = 49_7.02 ゆえに x=1.4m ゆえにv=7.0m/s 25 5.02

48 第1編運動とエネルギー基本例題 21 力学的エネルギーの保存 104~108 解説動画ともになめらかな, 斜面 AB と水平面 BC がつながっており、点Cにばね定数50N/m の長いばねがつけてある。水平面 BC から 2.5mの高さの点Aに質量 2.0kgの物体を置き、静かにすべり落とした。ただし、重力加速度の大きさを9.8m/s^とし, 水平面 BC を高さの基準にとる。 (1) 点Aでの物体の力学的エネルギーは何Jか。 A 2.5m B (2) 水平面 BC に達したときの物体の速さは何m/sか。 (3)物体がばねに当たり, ばねを押し縮めていくとき, ばねの最大の縮みxは何mか。指針 (2), (3) 重力や弾性力(ともに保存力) による運動では, 力学的エネルギー (運動エネルギー Kと位置エネルギーUの和) は一定に保たれる。すなわち K+U=一定解答 (1) KA+ UA = 0+2.0×9.8×2.5 =49J (3) (2) と同様に,K+U=KA+UA ばねが最も縮んだとき, 物体の速さは 0 (2) 力学的エネルギー保存則により KB+UB=K^+UA であるから K = 0 よって 0+ +1×50×x=49 よって1/2×2.0×6+0=49 v²=49 ゆえにv=7.0m/s 49_7.02 25 5.02 ゆえに x=1.4m 基本例題 22 力学的エネルギーの保存 104~108 解説動画質量mの小球を軽いばねでつるしたところ, ばねが自然の長さからd だけ伸びた状態で静止した。このときの小球の位置を点Pとする。重力加速度の大きさをg とする。 (1) ばね定数をm, d, g で表せ。 (2) ばねが自然の長さとなる点Qまで小球を持ち上げ, 静かにはなした。おもりが点Pを初めて通過するときの速さをm,d,g で表せ。 (2)点Qと点P それぞれについて, ①運動エネルギー, ②重力による位置エネルギー, ③弾性力による位置エネルギーを考え, 力学的エネルギー保存則の式を立てる。解答 (1) 力のつりあいより kd-mg=0 よってk=mg alt d (2) 点Pを重力による位置エネルギーの基準とする。点 Q, P間での力学的エネルギー保存則より 2伸び伸び d 0 IPOINT v²+0+=kd² 0+mgd+0=- 0=1/12mo+0+1/2/kd (1)の結果を代入して,”について解くと mgd=12m+/12/xml/xd よって ①運動エネルギー ②重力による位置エネル性力による位 Pkd PO oeleeeee 伸び d 速さ Img

力学的エネルギー

回答

✨ ベストアンサー ✨

A.E

2ヶ月前

基本例題21(3)の式の０の部分は運動エネルギーを表していてバネが最も縮んだ時に小球は動いてないから０だねってことを表してます。1/2×50×x^2は小球がバネを最も縮めたときにバネが小球をバネが伸びる方向に与える力をエネルギーという数値で表しています。さらに、位置エネルギーは問題文に水平面BCを基準にすると指定されているのでB地点の場所でもC地点の場所でも位置エネルギーは０だと分かりますなので、両場面でわざわざ０なら書かなくても問題ないよねーってことで登場していません。
基本例題22(2)についてまず力学的エネルギー保存の式に登場するエネルギーは３つ存在しますそれが質問文に書いてくれた運動エネルギー、重力による位置エネルギー、弾性力による位置エネルギーです。ただし、この３つのうち二つを利用して計算する場合もあれば３つ出てくる場合もあるよってことです(基本例題は重力による位置エネルギー、弾性力による位置エネルギー、運動エネルギーの３つ存在するタイプです)。
本題に入りますが、問題ではバネが使われてるのでバネが及ぼす力を考えないといけません。なので、伸びがdである瞬間に及ぼす力つまりその力を数値化した値である弾性力による位置エネルギー1/2kd^2が必要ということです。
長文になってしまい申し訳ありません。🙇分からない箇所があれば質問してください。