バネの縮みがなぜd-xになるのかが分かりません。どなたか丁寧に教えてくださるとありがたいです！

130 ばね付きの板にのせた物体の運動 図のように鉛直に 立てられた軽いばねに, 厚みの無視できる質量2mの板を固定す る。その板の上に,質量mの小球を静かに置いたところ,ばねは 自然の長さよりdだけ縮んで静止した。この位置を原点とし,鉛 直上向きを正としてx軸をとる。 ここから,さらにad (a>0) だ け板を押し下げ静かにはなしたところ, 板と小球は一体となって 動き始めた。重力加速度の大きさをg とし, 運動は鉛直方向のみ を考える。 0- fort llllllllll m (1) このばねのばね定数を求めよ。 内 -2m (2) 板と小球が一体となって動いているとき, 位置xでの加速度および小球が板から受 ける垂直抗力を求めよ。 (3) ある位置で小球が板から離れて上昇した。 小球が板から離れるためのαの条件,離 れる瞬間の位置(座標),およびそのときの小球の速さを求めよ。 (4) 小球は板から離れた後, ある高さまで上昇しその後落下した。 小球の最高到達点の 位置(座標) を求めよ。 [15 横浜市大]

問5の力学的エネルギー保存則の、何が台車から手を離した位置の要素で、何が振動の中心の要素なのかがわかりません🙇🏻‍♀️ （個人的には1/2mv^2+1/2kA^2が振動の中心で −mgAsin30°が手を離した位置の要素だと思いました）

千葉 1 千葉大理系前期 図のように 2023年度 物理 31 角30°のなめらかな斜面上に質量m の台車が置かれ, そ の台車には軽く伸び縮みしない糸の一端が取り付けられている。 その糸のもう一 端は斜面の上端に固定された定滑車と, 床と軽いばねでつながれた動滑車を介 して、天井に取り付けられている。 なお、 台車, 定滑車、動滑車, 糸は,すべて 同一の鉛直面内にあり, 台車から定滑車までの糸は斜面と平行, 定滑車から動滑 車および動滑車から天井までの糸は鉛直で, 糸がたるむことはないものとする。 また、2つの滑車は軽く, なめらかに回るものとする。 価 台車が静止しているときの位置をつり合いの位置とする。図のように,このつ り合いの位置から,斜面の最下点までの距離をLとする。なお,距離L.なら びに台車から定滑車までの距離は、後述する単振動による台車の振幅に対し て,十分に長いものとする。また,ばね定数をk, 重力加速度の大きさを gとす る。空気抵抗や摩擦は無視できるものとして、 以下の問いに答えなさい。 ただ し、解答に用いる物理量を表す記号は,問題文中に与えられているもののみとす る。 に その e fi St と 重力の向き 台車 L 30° m 図 ■天井 Grellle 動滑車 ばねん 床 〇問1 つり合いの位置において台車が静止しているときの, 糸が天井を引く力の 大きさを求めなさい。

(3)がまじで分かりません。Nが存在しとけばいいということは分かるのですがいくら立式してもd小なりイコール〇〇の形になりません。途中式も含め教えて頂けると助かります。

33 鉛直につるしたばね振り子 ばね定数kのつるまきばねの先端に 質量mの物体Aを のせた質量 Mの皿Bをつり下げた. 最初, 皿Bをつりあいの位置から鉛直下方に距離だけ 引き下げ静かに手をはなしたところ 皿と物体は離れるこ となく、振幅dの単振動を行った. 重力加速度の大きさをg として,次の問いに答えよ. (1)この単振動の周期はいくらか. (2) 皿の速さの最大値はいくらか. lllllllllllllll k m 皿 B M (3) 物体Aが皿Bから離れないためには,dはいくら以下でなければならな いか.

この問題の(2)についてです。点Pにおいて、運動エネルギーと弾性力による位置エネルギーがありますが、弾性力による位置エネルギーは物体が運動している向きとは真反対に弾性力がはたらくので仕事の値は負となると思ったのですが、正の値として計算されています。(つまり1/2mv²+1/... 続きを読む

基本例題 26 力学的エネルギーの保存 117~121 解説動画 質量の小球を軽いばねでつるしたところ, ばねが自然の長さからd だけ伸びた状態で静止した。 このときの小球の位置を点Pとする。 重力 加速度の大きさをg とする。 (1) ばね定数km,d, gで表せ。 (2) ばねが自然の長さとなる点Qまで小球を持ち上げ, 静かにはなした。 おもりが点Pを初めて通過するときの速さ”をm,d, gで表せ。 Olllllll

問2の解説の赤で丸をしているところで、なぜ2を掛けるのかがわかりません。教えていただきたいです🙇‍♀️

15 問1 問2 ⑥ ① 問1 図のように, 上のばねは hだけ伸び. 下のばねは 1-hだけ縮んでいる。 よって, 小球にはたらく力は、 大きさ (h) の上のばねが上向きに引く力 大きさ チューk (i-h) 1-h 12 の下のばねが上向きに押す力と 大きさmgの下向きの重力であ る。 したがって, 小球にはたら 力のつりあいから h mg 2X5 15 k(l-h)+k(l-h)-mg=0 図 a であるので h-1-mg h=l- 2k 以上より,正しいものは ①。 問2 小球の高さが1になったとき ばねの長さの合 計がりなので,図bのように, 上のばねはy-21だ け伸び, 下のばねは自然の長さとなっている。 て, 小球にはたらく力は,大きさ fi=k(y-21) の上のばねが上向きに引く力と大 きさmgの下向きの重力である。 したがって, 小球にはたらく力の つりあいから k(y-21)-mg=0 であるので y= mg_ k +21 y y-21 よっ 0000000000 また, 手がした仕事 W は ば ねとおもりからなる系の力学的エ ネルギーの変化であり,図aと図 bの状態の小球の重力による位置 エネルギーの変化 4U力と弾性 力による位置エネルギー (弾性エ 図b ネルギー)の変化 4U ばね の和に等しい。 よって W=4U力+4U ばね mg =mg(l−h)+{½k(y−21)² — 1½ k(1–h)³×2} =mg(1-h)+1/12k(y-21)°-k(1-h)。 以上より, 正しいものは ⑥ 。

物理基礎 写真の問題の写真のおもりには、重力、垂直抗力、ばねからの弾性力の3つのちからがはたらいて、 F+N-W=0 というつりあいの式が立てられるのですが、ここで1つ質問があります。 ばねをなくしたときは、W=N なのでこれに弾性力Fを足したらつりあわないと思うのですが... 続きを読む

(2) このばねに質量 3.0kg 50 弾性力 ばね定数が70N/m のつる巻きばねの一端に質量 1.0 kgのおもりをつけ, おもりを水平な台上にのせ、 ばねの他端を静かに引 き上げる。重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 (1) ばねの伸びが 5.0cm のとき,台がおもりを支えている力の大きさ N [N] を求めよ。 (2)おもりが台から離れるときのばねの伸びx [m] を求めよ。 lllllllllll 物 中 (1) に

黄色の線をひいたところなのですが、台がおもりを支えている力ってどういうことですか？？ 解き方と一緒に教えていただけると嬉しいです！

cm伸ばすときの力の大きさFは何Nか。 作用機 2つの 30. 弾性力 ばね定数が70N/m のつる巻きばねの一端に質量 1.0kg のおも りをつけ,おもりを水平な台上にのせ、ばねの他端を静かに引き上げる。重力加 速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 (1) ばねの伸びが5.0cm のとき,台がおもりを支えている力の大きさ N[N] を求 り合いの めよ。 (2) おもりが台から離れるときのばねの伸びx [m] を求めよ。 Ax lllllllllll llll 例題 13

物理です。 問2についてです。 2枚目が解答ですが、×2している理由が分かりません。

15. 固定した2本のばねの間に付けてつり下げた小球 10分 自然の長さ, ばね定 数kの2つの軽いばねを,質量mの小球の上下に取り付けた。下側のばねの端を床 に取り付け、上側のばねの端を手で引き上げた。重力加速度の大きさを g とする。 問1 図1のように, ばねの長さの合計を21にして小球を静止させた。小球の床か らの高さんを表す式として正しいものを、下の①~⑤のうちから1つ選べ。ただ し、2つのばねと小球は同一鉛直線上にあるものとする。 ① 1-mg 21 Il l l l l l l l l ②l- 2k mg k ③1- 3mg 2k 2mg_ 5mg 4 1- ⑤ Z- k 2k 問2 次に,図2のように, 床から測った小球の高さが1になるまで, ばねの上端を ゆっくり引き上げた。 このときのばねの長さの合計」と, 高さんから1まで小球を 引き上げる間に手がした仕事 W を表す式の組合せとして正しいものを、下の①~ ⑥のうちから1つ選べ。 図 1 W y A k ① mg+20 mg(1-h)+1/2 (y-1-k(21-h)" 2k ② mg +21 2k ③ mg_ +21 2k ④ mg +21 k ⑤ mg+20 mg(1-h)+k(y-212-k (1-h)^ k mg(1-h)+(y-21)² —k(1− h)² 2 k mg(1-h)+(y-1)²—k(21—h)² 2 mg(l—h)+k(y−21)² — k(1− h)² llllllllll k ⑥ mg_ +21 2 mg(1-h)+1/2 (y-21) -k (1-h)" [2015 本試〕 図2 k NERELL 1 1

別解のエネルギー保存則はなぜ重力による位置エネルギーを考えないのですか？

17 軽いばねの両端に同じ質量mの物体AとBを取 りつけ、滑らかな円筒状のガードでばねが鉛直に保 たれるようにして, B を床の上に置いたところ, ば ねの長さが自然長よりαだけ縮んだ位置OでAは 静止した。 重力加速度をg とする。 (1) ばねばね定数はいくらか。 また、床がB か ら受ける力の大きさはいくらか。 B に作用する力 のつり合いより求めよ。 a 0- aP P. BAZA llllllllll (2)Aを0点よりさらにαだけ下のP点まで押し下げて,静かに放し たところAは振動した。 (ア) 振動中のAの速さの最大値はいくらか。

この問題教えて欲しいです

k /25 よってp=0.16 × = 0.40 = 2.0m/s m 1.0 自然の長さ lllllllll 類題21 図のように、 ばね定数k [N/m] のばねの上端を固定し, 下 [端に質量m[kg] のおもりを取りつけると, ばねは伸びて おもりは静止した。 この点をAとする。 この後, ばねが 自然の長さになる所までおもりを持ち上げ, 静かにはなし た。 重力加速度の大きさを g〔m/s2] とし, ばねは鉛直方 向にのみ運動するとする。 (1) 点Aでのばねの伸びα [m] を求めよ。 eeeeeeeee! (2) おもりが点Aを通過するときの速さ [m/s] を m,g, k で表せ。 A m (3) おもりが最下点に達するときのばねの伸びx [m] を で表せ。 ヒント おもりには、重力とばねの弾性力がはたらく。 位置エネルギーは、 重力による 位置エネルギーと, 弾性力による位置エネルギーの両方を考える必要がある。 34 第1編 第3章 仕事と力学的工