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物理 高校生

(2)条件にV>0とありますが、なぜV=0は含まれないのか教えてください

遠心力に関係した身近なものとしては, 洗濯機や遊園地のループ式ジェットコースターなどがある。 例題 15 鉛直面内での円運動 右図のような, 半径[m〕のなめらかな円筒面に向 けて,質量m〔kg〕 の小物体を大きさvo [m/s] の初速 度でなめらかな水平面からすべらせる。 重力加速度の 大きさをg〔m/s'] とする。 53 58 62 B C 10 (1) 鉛直線となす角が0の点(図の点C) を通過すると きの, 小物体の速さと面から受ける垂直抗力の大き さを求めよ。 m Vo A 5 (2) 小物体が点Bを通過するための の条件を求めよ。 ●センサー14 解答 (1) 点での小物体の速さを 円運動では,地上から見て 解くか, 物体から見て解く かを決める。 [m/s] とすると, 力学的エネルギー 保存の法則より B mgcoso N C 1 12= mvo mv2. +mg(r+rcose) ① 地上から見る場合 遠心力は考えず,力を円の 半径方向と接線方向に分解 し,円運動の半径方向の運 動方程式を立てる。 2 ゆえに、 rcos 00 0 mg m-=F r または mrw=F ② 物体から見る場合 v = √v2-2gr(1+cos0) [m/s] 垂直抗力の大きさをN[N] とすると, 地上から見た円運動の運動方程式は, m- =N+mg cose r これに”を代入し、整理すると, ......① 遠心力を考え、力を円の半 径方向と接線方向に分解し, 半径方向のつり合いの式を 立てる。 ※どちらでも解ける。 2 mvo N= -mg (2+3cos) 〔N〕 r ……② ● センサー 15 物体が面に接しているとき, 垂直抗力 N≧0 (1) 水平面を重力による位置 エネルギーの基準面とする。 別解 小物体から見ると, 円の半径方向にはたらく力は,実際 にはたらく力のほかに、円の中心0から遠ざかる向き に遠心力がはたらいている。 半径方向の力のつり 合いより, N+mg cosm-00 (量的関係は上と同じ) r 圃 非等速円運動では,円の接線方向にも加速度があり、物体か ら見た場合、接線方向での力のつり合いを考えるためには、接 線方向にはたらく慣性力を考える必要がある。 (2)(1)より,00π [ad] では, 0が小さくなるにつれて, v, Nはともに減少していく。 点Bを通過するためには,点B でぃ> 0 かつN≧0 であればよい。 ① より 0=0を”に代 入して, v= √vo²-4gr よって,vo4gr>0 ゆえにvor 注 ③ ④を比較すると, N≧0(面から離れない条件) が 2 の条件を決めることになる。 2 mvo また,②より 0=0をNに代入して、N= 5mg r 2 mvo よって, -5mg≥0 ゆえに、vo√5gr r ③ ④ がともに成り立つためには,vo ≧√5gr 5円運動 35

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物理 高校生

問bの(2)、問dの(2)、問eの(2)の解説をお願いしたいです🙇🏻‍♀️💦 解答 問b(2) 正の向きに4.0m/s 問d(2) 正の向きに2.0m 問e(2) 4.0秒

5 0 0 問 bx軸上を等加速度直線運動する物体について,次の問いに答えよ。 千由自 (1)静止していた物体が正の向きに 5.0m/sの加速度で動き始めた。速度 が正の向きに 16m/s となるまでの時間は何秒か。 (2)加速度が負の向きに 1.2m/s2 のとき,原点を通過してから 5.0 秒後の速 度が負の向きに 2.0m/s となった。 初速度はどの向きに何m/sか。 問 x軸上を等加速度直線運動する物体について,次の問いに答えよ。 (1)正の向きに 10m/sの速さで原点を通過してから, 4.0秒間で60m進んだ。 この運動の加速度はどの向きに何m/s2 か。 (89) && am 8.0 Vo (2) 正の向きに20m/sの速さで原点を通過してから5.0秒後にもとの位置 にもどった。この運動の加速度はどの向きに何m/s2 か。 こ dx軸上を等加速度直線運動する物体について, 次の問いに答えよ。 (1)正の向きに 4.0m/sの速さで原点を通過してから16m進んだ所で停止 した。 この運動の加速度はどの向きに何m/s2 か。 (2) 正の向きに 5.0m/sの速さで原点を通過した物体が, 負の向きに 4.0m/s² の加速度で運動し, やがて速度は負の向きに 3.0m/sになった。この間 の変位はどの向きに何mか。 問ex軸上を運動する物体を考える。 正の向きに 6.0m/sの速さで原点を通過し た物体が,一定の加速度で運動し, 12m進んで停止した。 (1) このときの加速度はどの向きに何m/s2 か。 25 (2) 12m進むのにかかる時間は何秒か。 8

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