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物理 高校生

至急!!習っていないので分かりません 教えてください!!

図のように, エレベーターの天井にばね定数をの軽いばねの一区を 固定し, 他端に質量 x の物体を取りつけた。ばねの長さが自然の長さ のときの物体の位置を原点 0 とし, 鉛直下向きにァ軸をとり, エレベ ーター内の人から見た立場で, 物体の運動について考える。重力加速 度の大きさを 9 として, 次の文中の[| |内に入れるのに適当なもの を解答群の中から 1 つ選べ。 (1) エレベーターが静止している場合について考える。ばねが自然の 長さとなる位置まで物体持ち上げて静かにはなすと, 物体は鉛直方向に単振動し た。振動の中心での物体の位置を x, とすると,ぇ=ニ| ア | である。物体の位置が* のとき, 物体にはたらく力は。 *,。 *o を用いて と表されるので, このカカが党 に振動の中心に向かう[| ウ ] であることがわかる。この場合の振動の周期は| エ | 振幅は である。 (⑫ 次に, エレベーターが鉛直上向きの一定の加速度で上昇している場合について考え る。この加速度の大きさを 。 とする。ばねが自然の長さとなる位置まで物体を持ち上 げて静かにはなすと, 物体はのつりあいの位置を中心として鉛直方向に単振動した。 振動の中心での物体の位置を *』 とすると, =[ 旋 ] である。物体の位置が+のとき の物体の加速度は ん *, *」 を用いて[ キ ] と表される。この単振動の角振動数 は であり, (1⑪) の場合と比較すると, 周期は(エ)の[| ケ ]倍である。一方, 振 幅 であり, 振動の中心は。(1) の場合に比べて距離[サザ ] だけ にずれ ている。 母4《446

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物理 高校生

この問題わかる人いますか?? 課題なのですが習っていないので解けません

2 10衛突後単振動する物体 次の文章を読み, の中に数式または数字を入れ, | | の中から適切な語句を+ つ選び, 番号で答えよ。 図 1 のように, 質量がそれぞれか ( 4 で大きさの無視できる小物体 1 小物体 1 ばね 小物体 2 と小物体 2 が, 摩擦のないなめらか 還 WV0000 な机の上にある。小物体 2は, ばね 図1 シク 定数ぇで質量の無視できるばねにつ 小物体1 ばゎ 小物体2 ながっている。ばねのもう一方の敵 全開 には, 質量の無視できる板が取り付 四2 グ けられ, ばねの長さは自然の長さ 7 明 2 の状態にある。図の右向きをァ軸の 正の向きとする。 いま, 小物体 1 が速さレで右に向けて等速度運動している。時刻 。 に小物体 1 は板と 衝突した。このとき小物体 1 と小物体 2 運動量の和は衝突の前後で保存している。衝突 後。 図2のように, 小物体 1 と板は一体となって動き始めた。ばねの長さは徐々に縮ま り, ある時刻 , に最も短くなった。その後, ばねは再び伸び始めた。そしてある時刻 に, 小物体 1 は板から離れた。 (①) 時刻なでは, 小物体 1 と小物体 2 の速さは等しく, | ア ] である。また, 運動エネ ルギーと弾性エネルギーの和が保存することを用いると, このときのばねの長さは イ |] となる。 (②) 図2 において, 小物体 1 と小物体 2 は, それぞれ座標 *,。 ぇ と加速度 ZZ。 をもつ とする。また, 小物体 1 と小物体 2 の間の距離は ニャーィ」(>0), 相対加速度は Zーgゥ一 g」 で与えられる。 このとき時刻 # からちの間の 2 つの小物体の運動を記述す る運動方程式は。 。*。 7 を用いると, SS ① ENでSSさきさきここ ここここ 【の) と表される。2 つの物体間の距離 * と相対加速度ヶの間には, ① 式と② 式より オ |z=ー*ー)) の関係が成りたつ。この式は, ばねの単振動を表す。ここで時間 なー, はちょうどこ の単振動の| カカ |周期分に相当するため, を 77, zz を用いてヵーヵ=| キ ] と求め られる。 (3) 小物体 1 と小物体 2 の重心の座標は メニ[| ク ] で与えられる。またこの重心の加速 度は。(ク) の 。*。 をそれぞれ 6」, gz に置き換えたものになる。そこで, ①式と② 式から の」二 7z。王| ケ | で与えられることを考慮すると, 重心は, 衝突の時刻 の前後で コ 【① 速度をえず等速運動, ② 速度を変えてそれぞれ等速運動,③ 加速

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