(5)番なんですがN>=0は分かるのですがそれ以降が分かりません。わかりやすく教えて欲しいです。

31 鉛直方向への物体の単振動 ばね定数kのばねを鉛直に立て, 床に固定する。 (1 ねの上端に質量mの薄い板Bを取りつけ,板の上 00 に質量 M の小球 A を乗せると,自然長からだけ縮 B- んで静止した。このつりあいの位置をx=0 として, 鉛直上向きにx軸をとる。 また, 重力加速度の大きさ をg とする。 (1) ばねの縮みαを求めよ。 & DUH 次に板 B をつりあいの位置から、さらに6(>0) だけ下げて静かに放すと, AとBは一体となり単振 動した。 (2) 小球 A と板Bの単振動の周期を求めよ。 (3) 位置 x における,小球Aの速さを求めよ。 (4) 小球 A が板 B から受ける垂直抗力N をxの関数として表せ。 MOO AUSSE 出題パターン (5) 小球Aが板 B から離れないの条件を求めよ。 516100-2 .. a= 折り返し点は速さ0で静かに放し た x = - b と,振動中心に対して対 称の位置にあるx=bo 自然長はx=a の点。 102 漆原の物理 力学 解答のポイント! さぶ A,B間に働く垂直抗力をNとして, A, B それぞれの運動方程式を立て, N を求めAがBから離れる 垂直抗力N=0を用いる。 magn 下向きにとるこ 解法 (1) 問題文の図で,力のつりあいより, (M+m)g=ka M+m ① k 単振動の解法3ステップで解く。 (1+0) S** STE | 1 x軸は与えられている。 DRS STEP2 振動中心は、つりあいの(自a 位置x=0の点。 g Baiepm x1 (中) 0x a+ 上 Lau T-e ポイント!! 今後の式変形に,この式を フル活用することになる。 必ず向きを そろえる AV Spreeeeee da at, af Mg mg 図9-8 2000円 A k(a-x) B IN 「縮み a-x (1+0)S STEP3 図9-8のように, 加速度をα, A,B間の垂直抗力をNとす ると,図9-8 より A,Bの運動方程式は, (1+n)S

(3)で何故tanθ=ma/mg としていいのですか？？

基本例題32 電車の中の単振り子 基本問題 225,227 長さの糸の一端に質量mのおもりをつけて,これを電車の天井につるして単振り子 とする。重力加速度の大きさをgとして,次の各問に答えよ。 20 RIC (1) 電車が水平方向に等速度で走行している状態で, おもりを電車に対して静止させ AUNTOU たとき, 糸はどの方向になるか。 (2)(1)の状態で,単振り子を小さく振らせたときの周期はいくらか。コも向や自分 (3)次に、図のように, 電車が水平方向に大きさαの 一定の加速度で走行しているとする。 おもりが単振 動の中心にあるときの,糸と鉛直方向とのなす角を 0 とすると, tan0はいくらか。 SL (4) (3) での単振り子の周期を, l, g, a を用いて表せ。 解説 (1) おもりに慣性力ははたらかな いので、糸は鉛直方向となる。 99 (1) (2) 電車は等速直線運動をして 指針 おり, おもりに慣性力ははたらかない。 したが って, 単振り子の運動は、電車が静止している 場合の状況下のものと同じである。 (3) (4) 電車は等加速度直線運動をしており, 電 車内から見ると, おもりには糸の張力 S,重力 mg, 慣性力 maがはた らく。 これらのつりあう 位置が,単振動の中心と なる。 重力と慣性力の合 力は, 鉛直方向から 0傾 いた方向になり見かけ の重力mg′ がその方向 にはたらくとみなせる。 mg' mg ma S. a B.1A (1) 10: (2) ⇒ 7 (2) 単振り子の周期Tは, T=2^ g (3) 糸の張力 S, 重力 mg, 慣性力maの3力が つりあう位置が単振動の中心となる。 ma tane= mg g (4) 見かけの重力加速度の大きさ g' は, a 0 (E) 求める周期をTとする。 T' は, (2) の T の式 C でg を g′に置き換えて求められる。 Links T 1 T'=2π^ = 2π √g²+ a² JELD_g'=√g²+ a²

なぜオメガの前のマイナスが消えているんですか？

73 単振動の周期 ある物体が単振動をしている。 単振動の中心から0.20m離れ た点の加速度の絶対値が0.80m/s2 であった。 この単振動の角振動数ω [rad/s] と周期 T [s] を求めよ。

単振動の公式についてです。 変位の距離は、この公式だと、図の紫の部分ではなく緑の部分になるのではないでしょうか。 どうして紫の部分になるのでしょうか。

単振動の公式 その2 速度 ③ [rad/s] の等速円運動を,x軸上に投影した運動が単振動。 位 x = A sinwt 〇円運動 v=Aw cos wt 2 ■速度a=Aw' sin wt 円運動では v = Aw 円運動では a=Aw2 O wt A w=角速度 (11 1秒で移動する 角度 V: ●単振動 ▲x [m] A a: Au² sinut =w²³x O ^= Aust -A

このx＝-AcosΩtはどういうことですか？なんでマイナスになるのか分からないし、なんでcosになるのかもわかりません

必解 150 2本のばねによる単振動 右 水平面上に質量 m[kg]の物体を置き,両側にばね定数がそ れぞれk[N/m〕,k[N/m〕 の軽いばね A,Bを取りつける。 このときばね A, B は自然の長さであった。 物体を初めの位置よりd[m〕 90 らしてから静かに手をはなした。 手をはなしたときを時刻t=0[s] とし、物体に速度を増し 位置をx軸の原点にとり、右向きをx軸の正の向きとする。 (1) 物体の位置がx [m] のとき, 物体にはたらく力の合力を,符号をつけて表をつるした。 mの物体 (2) 物体の振動の周期と振幅を求めよ。 151 摩擦のある斜面上での単振動 右図のように、傾きの角 030°のあらい斜面に ばね定数k [N/m〕 自然の長さL〔m] の軽いばねの一端を固定し、ばねの他端に質量m[kg]の物体 を取りつける。自然の長さに伸ばした後、静かに手をはなすと, 物体は斜面を下り始めた。物体と斜面との間の動摩擦係数をμ, とする。 水面に浮か 130° 加速する 路上を走る 重力加速度の大きさを/g[m]とする。ただし, √√3 (1) 初めに物体にはたらく合力が0となるときのばねの長さを求めよ。 (2)(1)での物体の位置を原点とし、斜面下向きを正としてx軸をとるとき,座 で物体にはたらく合力を,物体が斜面を下っている場合について求めよ。 (3) 物体の速さの最大値を求めよ。 ヒント 150 センサー 41,42 153 センサー 41 42 Imm P 状態で,電 速度の大き 電車は, は振り子の の振動の周 電車は. 単振動は 小球の振 て表せ 質量 m してね 必解 152 斜面上での単振動 下図のように,傾きの角が30°のなめらかな斜面上で振動を の上方に 原点C おも の下端を固定し,上端に質量m[kg]の物体Aを取りつける。次 量の物体Bをのせたところ, ばねが自然の長さより d[m〕だけ 縮んでつり合った。 ばねを自然の長さより3d[m〕 だけ押し縮 めて,時刻 t=0[s]のときに静かに手をはなしたところ,Bは ばねが良然の長さのところでAから離れ､斜面をすべり上がっつ た。重力加速度の大きさをg〔m/s ] とする。 ばね定数k[N/m〕 はいくらか。 Hk 3d Vo CBが離れる時刻はいくらか。 253 単振動と重心 なめらかな水平面上で、ばね定数k[N/m〕 自然の長さ ~0000000~ 130° A BがAから離れるまでのBの位置z [m] を時刻[s]などを用いた式で表せ。 つり合いの位置をx軸の原点にとり、 斜面に沿って上向きをx軸の正の向きと (4) 55 振動 に固定 軽いばねの両端に質量がそれぞれm[kg), 2m/kgの小球P, Q を取りつける。 Q に ばねに平行で互いに異なる向きの速さ vo〔m] を同時に与えたところ、重心 見て P, Q はそれぞれ単振動を始めた。 (1) 最も縮んだときのばねの長さを求めよ。 (2) 小球P, Q の単振動の振幅をそれぞれ求めよ。 (3) 小球P, Q の単振動の周期をそれぞれ求めよ。 151 センサー 41,1 んで 式を 2)お はな 正の 3)こ U 最初 ちょ (5)

【途中計算】どう変形したら青線の答えになるのか教えてください

12m 10 - 3 1 -/- 2 ² - 3 - 200 √/13750 - 12/2006 = 3k [m〕 3√ 3k (3) ばねからP, Qにはたらく力の大きさはともに等しく、ば ねが最も縮んだときの力をF[N] とすると, /2m F=k(L-L')=k・2vo 1 PG間, QG間を個別のばねとみなし, それぞれのばね定数 をkp[N/m〕, ko [N/m] とすると, 4 P について,F=kpAp=kp.vo 3 Qについて.F=kQAQ=kQ-300 3 ①.②より,k=ck, ①,③より,k=3k 2 Tp=2π TQ=2π m kp 12m W kQ √3k これより、求める P Q の単振動の周期を Tp〔s], To〔s] と すると, = 2π = 2π 12m 3k 12m 12m 3k 2 1/2m 3k √ 3k [s] -[s] (2) 3

青線の部分を計算しても答えがでません。途中計算を教えてください。全然合いません答えが

N サー41 ナー42 を質量 して考 ・2d. 考え ( L-L 153 別解 初めてx=dとなるときに物体Bが物体Aから離れる から (2) の結果より (2) P: よって、 (1) L-200 4 g d= -2d cos 2d 2π となるから, t= t= 3 /2m V 3k Vo √3k 12m 3k 2 g /2m [m] t ゆえに COS (m), Q: [s], Q: 2π 2 /2m ・200 3k 2 3 /2m (2) 求める P Q の単振 動の振幅をそれぞれ Ap[m], AQ〔m〕 とする。 運動を始めたとき,P, Q はともにつり合いの 位置にあり, ばねが最 も縮んだとき,P, Q は重心Gに対して静 止する。 P, Q の質量 の比は1:2より,ど ちらの場合もGはPQ を2:1に内分する点 となるから, Ap= Vo 12m ✓ 3k /2m 3k [s] [m〕 OH P 27T (3) P: 27 指針 (1) 外力による力積が加わらないため, つながれた小球P Q の重心Gは等速直線運動をする。 ばねが最も縮んだとき, P, Qの速度 は重心の速度に等しくなる。 (2), (3) P, Qは,重心に対して単振動する。 g 2d Ap 3 √ 解説 (1) 右向きを正とし, ばねが最も縮んだときの小球 P, Q の速 (1) 度をV/[m/s] とする。 運動量保存の法則より, mvo+2m(vo)=mV+2mV Vo これより, V=- 3 求めるばねの長さをL'[m]とすると, 力学的エネルギー保 存の法則より, m² +2m² = k (L-1)³ + ½m-3) •2mv²= k(L-L')² t = - 2d g ゆえに,I'=L-200 '[m] (L'は不適) √ 3k L -[s] 1 2 2 of color and + 12.2m ( - 20/0 3 12/2300 ammino L' 002 (53) センサー41 ●)) センサー 42 AQ つながれた小球P. Qの重心の速度を v[m/s] とすると c =Vである。 G は水平左 向きにの速さで等速 直線運動をしている。 10

なんでtがこの値になるんですか？意味がわかりません。どう考えたら3分のになるんでしょうか

必152 斜面上での単振動 下図のように、傾きの角が30°のなめらかな斜面上で, ばね 21*11*0 の下端を固定し,上端に質量m[kg]の物体Aを取りつける。 次に,Aの上方に同じ質 平木 量の物体Bをのせたところ, ばねが自然の長さより d〔m〕 だけ 縮んぞつり合った。 ばねを自然の長さより3d[m〕 だけ押し縮 めて、時刻t=0〔s]のときに静かに手をはなしたところ,Bは ばねが自然の長さのところでAから離れ、斜面をすべり上がっ た。重力加速度の大きさをg〔m/s〕とする。 B K 3 d 10000000 130° 153 単振動と重心なめ A ばね定数k[N/m〕 はいくらか。 ? つり合いの位置を軸の原点にとり、斜面に沿って上向きをx軸の正の向きとする｡ 「BがAから離れるまでのBの位置r 〔m〕を時刻f[s]などを用いた式で表せ。 Bが離れる時刻はいくらか。 して 単 単をほ を (1)

どう考えたら2mg/kとなるのでしょうか

物 必解 144 鉛直ばね振り子 ばね定数kの軽いばねの上端を固定し,下端に質量 mo 体Pを取りつける。 ばねが自然の長さになるところまでPを持ち上げて、静かに すと,Pは鉛直方向で上下に振動を始めた。重力加速度の大きさをgとする。 (1) Pにはたらく力がつり合うとき, ばねの自然の長さからの伸びはいくらか。 48 (2) つり合いの位置からさらにæだけばねが伸びたとき,Pにはたらく力の合力はた らか。ただし、鉛直下向きを正とする。 また,このような力がはたらくときのた 名称を答えよ。 (3) Pの振動の周期と振幅はいくらか。 Pの速さの最大値およびそのときのばねの自然の長さからの伸びはいくらか。 (5) Pの加速度の大きさの最大値およびそのときのばねの自然の長さからの伸びは らか｡ センサー 41,42, 43,4 2 IE2 2 EX

なぜ加速度がマイナスになるのでしょうか

いて.T= ⇒〕はい 140 単振動 原点(x=0)を中心に軸上を単振動をしている物体がある。 この物体は, 時刻 10[3] のとき、原点をx軸の正の向きに最大の速さ0.30m/sで通過した。 また. x=0.10 [m]の位置における加速度の大きさは0.40m/s² であった。 Fre? (1) この単振動の角振動数はいくらか。 先生 センサー 44 力 1.050 [N] 自然 (3) この単振動の変位の式と速度の式を求めよ。 (2) この単振動の振幅はいくらか。 2 AT 7 この物体にけ 振動の