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物理 高校生

I Pの運動方程式の摩擦力がなぜμ(M+m)gではな    μmgになるのか分かりません  物体Pの垂直抗力は(M+m)gではないんですか

7 思考・判断 滑らかな水平面上に質量Mの物体Pを置き, その上に質量mの 小物体Qを載せて静止させておく。 PとQの間の静止摩擦係数 をμとし,重力加速度の大きさを」とする。 以下,AさんとBさんの会 話の空欄①~⑥には語群から適語を選び(同じ言葉を何度使用し ても良い) ア~オの記号で答えよ。 (I) ~ (VⅡI) には適当な式を入れ 。 物体 P M - (問題は以上) - a. (M+m)=F 1-2 理数基礎物理 No.2 小物体Q M'mgl Q m M. Mg 図 7-1 F-=-₂ A: 図 7-1 のように, Pに糸をつけて水平に引っ張るときと, 図 7-2 のように Q に糸をつけて引っ張るときとで, P, Qに はたらく水平方向の摩擦力の向きに違いはあるのかな? B:どちらの場合も,PとQの間に摩擦がない場合を考えたらわかりやすいんじゃないかな。 図 7-1 の場合, 摩擦がなければPだけが右向きに運動し、(⑩)によりQはその場に静止し続けるよね。摩擦力は運動を 妨げる向きにはたらくから,Pにはたらく摩擦力の向きは,Pの運動を妨げる向き、つまり(②)になるね。 そうすると,Qにはたらく摩擦力の向きは(③)によって(④)になるよ。 P mmmmmmmmmm 図 7-2 az A: 7-2 の場合も同様に考えると,Qにはたらく摩擦力の向きは (⑤)で、Pにはたらく摩擦力の向きは (⑥)ということになるね。ア B: 図 7-1 も図 7-2 も引く力を大きくしていくと, QPの上をすべり始めるときがくると思うけど, その時の 力の大きさは同じなのか,違うのか知りたいね。 A:じゃあ、考えてみようよ。 滑り始めだから摩擦力は最大摩擦力で, ぎりぎりPもQ も同じ加速度だと考えて いいよね。 図7-1 の時の引く力の大きさを F1, 加速度の大きさをa1として,図7-2の時の引く力の大きさを F2, 加速度の大きさをaとし,右向きを正としてそれぞれの運動方程式をたてると 図 7-1 のとき: Pの運動方程式(I) Qの運動方程式(Ⅱ) 図 7-2 のとき: Pの運動方程式(Ⅱ) Qの運動方程式(IV) これらから, F1=(V), F2 = (VI)となるよ。 (※M,m,μ, gを用いて答えること。) B:そっかぁ。 じゃあ、F1=(VⅡI) XF2 という関係になるんだね 【語群 】 ア:水平右向き イ:水平左向き ウ慣性の法則 エ: 運動の法則 オ作用・反作用の法則 FI a.(m+m)=a²1mm

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物理 高校生

ア~エに入る式の求め方教えてください

基本例題 21 糸でつながれた2物体の運動 質量Mの物体Pを滑らかで水平な机の上に置き, 物体に軽い糸を付けた。 そして, 机の端に固定した軽 い滑車を通して他端に質量mのおもり Q をつるして 手ばなした (図1)。 以下, AさんとBさんの会話の 空欄①~④には語群から適語を選び, (ア) (オ)に は適当な式を入れよ。 重力加速度の大きさをg とする。 図1 A:物体の運動は、 まず物体にはたらく力の図示から だね。 軽い糸は滑車にかかっていない部分と滑車 にかかっている部分で3分割してあるよ (糸 I, 糸ⅡI, 糸ⅢI)。 P B: 物体PとおもりQに重力以外の力がはたらくのは, 2物体が接触しているところだから,図2の○を作 用点として力がはたらくことになるね。 糸ⅡIの両 図2 端はそれぞれ糸 I, 糸ⅢIと接触し, 糸ⅡIの真ん中 にある○は,滑車と接触している代表点を示しているよ。 A:Pにはたらく ( ① ) と ( ② ) はつり合っているから,Pにはたらく (③)でPは水平方向に加速度運動することになるね。 (③)の大きさ を T, 加速度の大きさをαとして, Pの運動方程式を書くと (ア) … (i) となるよ。 糸Iの運動方程式はどうなるんだろう。 B: 糸Iの左側にはたらく力は ( ③ ) と ( ④ ) の関係にあるから, その大 きさはTで,糸Iの右側にはたらく力の大きさをTとして糸Iの運動方程式 を考えると・・・ああ、そうか! 糸Iは軽い糸だから質量0と考えると運動方 程式は,0×α = (イ)となって, T' = Tになるんだね。 A: 定滑車は糸に沿った方向にはたらく力について, その大きさは変えずに,向き だけを変えるはたらきをもつから, 糸ⅡIの両端にはたらく力は糸 I での考察と 同じで等しくなるね。 でも, 糸ⅡIの両端にはたらく2力だけでは力はつり合わ ないよ。 B:ほら,滑車から受ける力があるじゃない。 滑車から受ける力の大きさをTで表 すと, となって, 糸ⅡIの両端にはたらく2力とつり合うよ。 A : 本当だ! おもりQの運動方程式は, ( ) ….. (ii) になるから, (i), (i) 式から加速度の大きさを求めると, (オ)になるんだね。 【語群】 重力, 垂直抗力, 張力, つり合いの2力、 作用・反作用の2力 M 物体 P T 糸 Ⅰ 滑車 滑車 おもり Q m 糸 ⅡI og 糸Ⅲ

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