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物理 高校生

物理基礎について 摩擦力と運動方程式の問題です。 なぜ(1)は加速度aがつくのに(2)は加速度がなくなっているのでしょうか。

チェック問題 1 運動方程式の立て方 標準10分 右の図のように,傾き0が 自由に変えられる板の上に質 量Mの物体Aを乗せ, 軽い糸 でなめらかな滑車を通し質量 mのおもりBをつるした。物 体Aと斜面との静止摩擦係数 を Lo, 動摩擦係数をμとして,次の問いに答えよ。 (1) 0=0つまり板を水平としたとき, Bは下降した。その加 速度の大きさa,を求めよ。 (2) 0=0,のとき, Aが斜面下方へすべり始めた。μoを求めよ。 (3) 0>0,のときのBの上昇加速度の大きさ a2を求めよ。 M A m B 0 解説(1) 図aで, 糸は軽いので,両端の張力カTは等しい。 Aは「もうすべっている」 (p.41)ので、 動摩擦力uNを受ける。 (運動方程式の立て方》(p.56)で、 Step1 Aは右向き, Bは下向きの同じ 大きさ a,の加速度をもつ。 Step2 図のように軸を立てる。 Step3 Aについて, Y4 x 必ず a, N A 等しい T UN T Mg B X a, *mg 図a x:運動方程式: Ma,=+T-μN…① 9:力のつり合いの式: N=Mg…② Bについて、 a,と同じ向きの力は 正,逆向きの力は負 X:運動方程式 ma,=+mg-T.③ の+3より、 Tを消すためのおき →ナットクイメージー (M+m)a,=mgー μN まりの式変形) のを代入して,aについて解くと, m→oにもっていくと, 4→g つまり, Bの自由落下に近づく m-uM a= M+m g. 第5章 運動方程式 59

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