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物理 高校生

(1)について、右ページの上に書いたように考えてはいけないのはなぜですか?

N- Mg A5判 滑らかな鉛直壁の前方 61の所から, 長さ 10, 質量Mの一様なはしごが壁に 立てかけてある。床とはしごの静止摩擦 係数はっであり, 重力加速度をgとす A LECURE (4 剛体のつり合い 17 (1) はしごに働く力は右のようになっている。 BC:AB= 61: 101=3:5 なので, 直角三角 形 ABC の辺の比は 3:4:5 である。Bのま わりのモーメントのつり合いより カ 垂直抗力 R A Rのうでの長さ る。 上端Aが壁から受ける抗力の大きさ と下端Bが床から受ける抗力の大きさ を求めよ。 のもし, 床とはしごの間の静止摩擦係数がある値より小さければ はしごは滑ってしまう。 その値を求めよ。 3 いま,このはしごを質量5Mの人が登り始めた。この人は下端。 からいくらの距離の所まで登れるか。 (4) この人が下端Bから 21の距離にいるとき, 上端Aと下端Bで働 く抗力の作用線の交点Pの位置を図中に示せ。 Mg×5l cos 0=R×10lsin@ 垂直抗力 *N Cos 0= 5 sin 0= R=Mg 回転軸としてBを選んだのは, 未知数の N やFに顔を出させないため(モーメントが0 重力 Mg B C 静止摩擦力F Mgのうでの長さ となっている)。 別解 Bと力の作用点との距離をうでの長さ としてもよい。ただし, 力を分解し, はしご に垂直な分力(赤矢印)を用いる。 5 (徳島大) ロ 3 Mg cos 0 ×51=R sin0×10Z こうしてRが求められる。 R Level(1) ★ (2), (3) ★ (4)★★ 剛体のつり合い 左右つり合い |上下つり合い 力のモーメントのつり合い (反時計回り=D時計回り) Base 上図で,鉛直方向の力のつり合いより <Rのうでの長さ Point & Hint (1) はしごに働く 力をきちんと図示することが何より大切。 力の図示…注目物体が受けている力を 矢印で描く。まず重力 mg を, 次に接 触による力を描く。 接触によるカとは, 糸の張力や接触面からの垂直抗カや摩擦 力などである。なお,「抗力」とは垂直抗力と摩擦力の合力を指していることに注意。 (2) 静止摩擦係数を μ 垂直抗力をNとすると, 最大摩擦力 Fmax は, Fmax3μN と なる。ただし, Fax は静止摩擦力の限界値であり, 物体がまさに滑り出そうとする ギリギリの状況でしか現れない力である。(4) Bでの抗力を計算する必要はない。 「剛体に3つの力が働き, 互いに平行でないときには, 作用線は一点で交わる」(な ぜか?)ことを応用したい。そこで重心の知識を生かす。 質量 m., m2, … N= Mg…の 力のつり合い Mgのうでの長さ 水平方向の力のつり合いより F=R……3 Mg B = M 抗力 Bでの抗力は VN+ F = 99 1+ 64 Mg N = Mg /73 8 F 別解 Aのまわりのモーメントのつり合いより の質点の N×101 cos 0 = Mg× 5l cos 0 + F×10lsin0 座標をx, X2, … とすると、重心の座槽r。け

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物理 高校生

この問題の[B]の解き方を教えてください。!

応用問題 B 43.〈棒でつながれた2物体の運動〉 思考) 図のように,長さしで質量の無視できる棒によってつながれ た,質量 M の物体Aと質量 mの物体Bの運動を考える。 ただ しM>m とする。棒は物体Aおよび物体Bに対してなめら かに回転でき,棒が鉛直方向となす角を0とする。初め, 物体 Aは水平な床の上で鉛直な壁に接していた。 一方, 物体Bは物 体Aの真上(0=0°)から初速度0で右側へ動き始めた。その後 の運動について次の問いに答えよ。なお,重力加速度の大きさ をgとして,物体Aと物体Bの大きさは考えなくてよい。 また。 棒と物体Aおよび物体Bとの間にはたらく力は棒に平行である。 [A] まず, 物体Aと床との間に摩擦がない場合について考える。 (1) 物体Bが動きだしてからしばらくの間は, 物体Aは壁に接したままであった。この間 の物体Bの速さを, θを含んだ式で表せ。 (2) (1)のとき, 棒から物体Bにはたらく力Fを, 0を含んだ式で表せ。 棒が物体Bを押す 向きを正とする。 (3) 0=α において, 物体Aが壁から離れて床の上をすべり始めた。 cosαを求めよ。 (4) 0=α における物体Bの運動量の水平成分 Pを求めよ。 (5) 物体Bが物体Aの真横 (0=90°) にきたときの, 物体Aの速さ Vを求めよ。 Pを含んだ 式で表してもよい。 (6) 0=90° に達した直後に, 物体Bが床と完全弾性衝突した。その後, 物体Bがいちばん 高く上がったとき0=β であった。 cosβを求めよ。 Pを含んだ式で表してもよい。 [BJ 次に,物体Aと床との間に摩擦がある場合について考える。今度は, 0=60° において, 物体Aが壁から離れた。物体Aと床との間の静止摩擦係数4を求めよ。 物体 B, 質量 m 物体 A, 質量 M [11 東京大)

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