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物理 高校生

バネの問題で、(3)の問で、手を離したあと物体は床に沿って移動するのか、それとも空中に浮くのかどちらの動きをするのでしょうか?よろしくお願いします。

みに、 も出 別し 動方 バネ (2₁ 第三問 ( 30点) 図1のように, ばね定数が[N/m] のばねの右端を壁に固定し、 左端に軽い糸を取り付け, 滑らかに回る軽い滑車に通す。 糸の端に質量が [kg]の小球をつなぎ, 滑らかで水平な床 の上に置いたところ, 床から離れることなく静止した。 この状態で, 滑車から小球まで鉛直に伸 びる糸の長さは L [N/m], ばねの自然長からの伸びは[m]であった。鉛直下方にはたらく 重力加速度の大きさを g[m/s']とする。 ただし, 滑車や小球の大きさは十分に小さいと仮定す る。 床・ L 滑車 m 図 1 (1) 小球が床から受ける垂直抗力の大きさを求めなさい。 k mmmm (2) 床から離れないように小球を手で水平左向きにゆっくり移動させると, ばねの自然長か らの伸びが D [m] になった。 ただし, バネの左端は滑車よりも右側にあるものとする。 移動後 の糸の張力を求めなさい。 また,この移動の間に手が小球に行なった仕事を求めなさい。 (3) k=30N/m,m=0.30kg, L=30cm, d=3.0cm, D = 5.0cm である場合を考える。 問 2の状態から手を放したところ、小球が動き出した。 動き始めた小球が, 滑車の真下を水平右 向きに通過するときの速さを有効数字2桁で求めなさい。

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物理 高校生

解答で水平方向に移動させた後の斜めになっているところがなぜL+D–dになるのか分からないです。

図のように,ばね定数がkのばねの右端を壁に固 定し,左端に軽い糸を取りつけ,なめらかに回る軽 滑車 k い滑車に通す。糸の端に質量が mの小球をつなぎ, なめらかで水平な床の上に置いたところ, 床から離 れることなく静止した。この状態で, 滑車から小球 まで鉛直に伸びる糸の長さは L,ばねの自然の長さ からの伸びはdであった。鉛直下向きにはたらく重 カ加速度の大きさをgとする。ただし,滑車や小球 の大きさは十分に小さいと仮定する。 (1) 小球が床から受ける垂直抗力カの,大きさと方向を求めよ。 (2) 床から離れないように小球を手で水平左向きにゆっくり移動させると,ばねの自然 壁 L m 床 の長さからの伸びが Dになった。ただし,ばねの左端は滑車よりも右側にあるものと する。移動後の糸の張力の大きさを求めよ。また,この移動の間に手が小球にした仕 事を求めよ。 (3) (2) の移動の後に,小球から静かに手をはなすと, 小球は床から離れることなく水平 右向きに動き始めた。小球が床から離れないために,質量 m が満たす条件を求めよ。 また,手をはなした瞬間の小球の加速度の大きさを求めよ。ただし, L>dが成立し

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