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物理 高校生

物理基礎の問題です。私はイだと思いましたが、答えはエのようです。なぜエになるのかが分からないので、教えてくれると嬉しいです。

図のように,一部に距離のあらい区間ABがある水平な床面が,そ の右方でなめらかに斜面で接続している。 区間AB以外の床面と斜面は, その接続部も含めてなめらかである。 ばねと質量mの小物体を床面の Aより左方に置き、ばねの左端を固定して右端に小物体を接触させてお く。このとき, ばねは自然の長さであった。ただし, 区間ABでの床面 と小物体の間の動摩擦係数をμ, 重力加速度の大きさをgとする。ま また, 小物体は同一鉛直面内を運動するものとする ばね ア ft# W 0 }}} 小物体を手で押してゆっくりと左に動かし, ばねの自然の長さからの 縮みが x となった位置で小物体を手で支えて静止させた。この間に, ウ 仕事 W 小物体 ばねがされた仕事をWとする。 また, ばねがされた仕事 W とばねの弾 性力による位置エネルギーUには次の関係が成り立つ。 0 床面 A (1) ばねが自然の長さより x だけ縮むまでの間に, 小物体が動いた距 離とばねがそれまでにされた仕事の関係を表すグラフの概形として最 も適当なものを,次のア~エのうちから1つ選び,記号で答えよ。 B 30 距離 Xo PEALE W = U イ仕事 W 工仕事 斜面 W 0 30 距離 XO BENE

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物理 高校生

力学的エネルギー保存の法則の問題です。 (1)までは分かったんですが、 (2)の法則の式を立ててから、なんで次にそうなるのかが分かりません。教えて貰いたいです!

2\m 1.01 12.0m 発展例題12≫ ばねと力学的エネルギー保存の法則 ばね定数kの軽いばねに質量の無視できる皿をのせ, 図(a)のように鉛直に立てる。 図(b)のように,質量mの 物体を手でもって皿の上にのせ、急にはなすと物体は振 動を始めた。 重力加速度の大きさをgとして,次の各問 に答えよ。 (1) 物体が最下点にきたとき, 物体ははじめの高さか ら距離x 下がっていた (図 (c))。 x。 はいくらか。 指針 物体は重力と弾性力だけから仕事を され、その力学的エネルギーは保存される。 (1) 最下点での物体の速さは0である。 (2) 物体の速さが最大となるとき, 運動エネル ギーも最大となる。 そのときの位置を求める。 解説 (1) はじめの皿の位置を高さの基 準にとる。 図(b)の位置と図 (c) の位置とで,力 学的エネルギー保存の法則の式を立てる。 BALL 0=-mgx+ mx02+=kx2 +1/2/kx (a) (b) (2) 物体の速さが最大となるのは,はじめの高さからいくら下がったところか。 JANU |00=(1/kxo-mg) xo 2mg k 発展例題 13 2 図のように 水平の Xo=0, 摩擦のある斜面上の運動 6. 力学的エネルギー 77 000000 発展問題 162 TOT) 000000 000000円 x=0 は解答に適さないので, xo= 新日 2 PROREK 25/mv² = -1/2 k (x-mg ) ² + m² g ² (8) k 2k vが最大値をとるときのxは, この式が最大値 をとるときの値であり, x=- tar 152mg (c) (2) 距離x下がった位置での物体の速さをvと する。図(b)の位置とこの位置とで,力学的エ ネルギー保存の法則の式を立てる。 1 1 0=-mgx+1/2mv²+1kx2 ³²3 (1) mg k xo 2 th th 2 p > ■発展問題 161, 165 Ear NIK 第Ⅰ章 力学Ⅰ

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