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物理 高校生

力学的エネルギー保存の法則の問題(写真の赤丸の問題)について質問です。解説の「速さが最大になるときの物体の位置をとする。板を取り去った 直後とで,力学的エネルギー保存の法則の式を立てる」とは、どう言うことでしょうか。また、「物体の位置がx2のとき、重力による位置エネルギー... 続きを読む

の長さ h=250 -E 0° ngcos3 0° _mgcos30 30° 168. 弾性体のエネルギー 解答 (1) 解説を参照 (2) (4) x= mg k V= x= mg_ k m k て,x2= g 物体は重力弾性力、垂直抗力を受け、それらの力はつ りあっている。物体の位置がxのときのつりあいの式を立てる。また, 板が物体からはなれるとき,垂直抗力が0となる。(3)物体は重力,弾 性力の保存力だけから仕事をされ,その力学的エネルギーは保存される。 ばねの伸びが最大になるとき, 物体の速さは0 となる。 (4) 運動エネル ギーをxの関数として式で表し, 速さの最大値を求める。 解説 (1) 物体の位置がxのとき, 弾性力は鉛直 上向きにkx であり, 物体が受ける力は図1のよう に示される。 力のつりあいから, mg-kx-N=0 N=mg-kx ...① これから, Nxとの関係を示すグラフは、図2の ようになる。 (2) 板が物体からはなれるときは, N = 0 となる。 (3) mg 図2のグラフから, N = 0 となるxの値は, x= k 2mg k mg のとき, k 図1 Rx N x=0, x = 0 は板を取り去った位置なので、 解答に適さない。 したがって 2mg k mg (3) x=0を重力による位置エネルギーの基準とし, 板を急に取り去っ た直後と, ばねの伸びが最大になったときとで, 力学的エネルギー保 存の法則の式を立てる。 板を急に取り去った直後, 運動エネルギー, 重力および弾性力による位置エネルギーは,いずれも 0である。 ばね の伸びが最大になるときの物体の位置を x1 とすると, その位置での 運動エネルギーは 0, 重力による位置エネルギーはmgx, 弾性力 による位置エネルギーは 1/12 kx² と表される(図3)。これから,力学 図3 的エネルギー保存の法則の式を立てると, 0=0-mgx + 1/23kx120=x(kx-2mg) 1 mv² は最大値 2 (4) 速さが最大になるときの物体の位置を x2 とする。 板を取り去った 直後とで, 力学的エネルギー保存の法則の式を立てると 0=1/2mv-mgx2+1/12kx2² 1/12mmx212/2kx=-12/21(キュー)+².② m²g² mg 2mg_ k 速さが最大となるのは, 式 ② が最大値となるときである。 したがっ m²g² となる。 2k (1) 問題文の 「ゆっく りと下げ・・・」とは,力が つりあったままの状態で 板を下げることを意味す る。 NA mgs 図2 E=0 mg k F000000006 i + 1/2kx ₁² E=0-mgx+- 0 X1 1x (3) 物体の力学的エネ ルギーは, 運動エネルギ 一. 重力および弾性力に よる位置エネルギーの和 である。 第1章 力学Ⅰ 物体の位置がx2のと き, 重力による位置エネ ルギーはmgx2, 弾性 力による位置エネルギー は kx2²/2 となる。 0/1 m² の最大値を求 めるには,式 ② のように 平方完成をするとよい。 101 some きる。 体に力を加えて, 一定の いて,この力がする仕事の仕事率を求めよ。 ただし, 度の大きさをgとする。 (1) 物体と斜面との間に摩擦がない場合 (2) 物体と斜面との間の動摩擦係数がμ' の場合 →例題13 [知識] 69. 動摩擦力と仕事■ 水平面上の壁にばね定 数kのばねの一端を固定し、 他端に質量mの物 168. 弾性体のエネルギー図のように, ばね定数kのばねの 上端を天井に固定し,下端に質量mの物体を取りつける。 ばね が自然の長さとなるように, 板を用いて物体を支える。 ばねが 自然の長さのときの物体の位置を原点として, 鉛直下向きを正 とするx軸をとり,重力加速度の大きさをgとする。 (1) 板をゆっくりと下げ, 物体からはなれるまでの間で,物体 が受ける垂直抗力の大きさNと位置xとの関係をグラフで示せ。 (2) (1)の場合において, 板が物体からはなれるときの物体の位置 x を求めよ。 (4) (3) の場合において, 物体の速さが最大になるときの物体の位置 x と, そのとき (3) 板を急に取り去った場合,ばねの伸びが最大となるときの物体の位置xを求めよ 速さ”をそれぞれ求めよ。 (拓殖大改) 自然の長さ 自然の 長さ 物体 板| Os→0 ばね < 0000 X 体を取りつけた。 ばねが自然の長さのときの物 日本の位置Oを原点とし、 右向きを正とするx軸 をとる。 物体を、原点Oからx軸の正の向きに距離はなれた位置Pまで引き,静か なすと、物体はx軸の負の向きに向かって動き出し, 0から距離s はなれた位置 停止した。 この運動では,PとQの間のある点で物体の速さが最大となることが観測 た。 物体と面との間の動摩擦係数をμ, 重力加速度の大きさをgとする。 物体が位置Pにあるとき, ばねにたくわえられている弾性エネルギーはいくら 物体が0から距離 x はなれたPとQの間の任意の位置Rにあるとき, 物体の エネルギーはいくらか。 物体が静止する位置Qの座標s はいくらか。 物体の速さが最大となる位置を求めよ。 (愛知教育大

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物理 高校生

なぜ、約分をするのか教えていただきたいです

立x P.20 4 落体の運動 類題 9 自由落下 (p.22) ビルの屋上で小球から静かに手をはなした。 手をはなしてから 2.0s後に 小球は地表に達した。ただし、空気抵抗は無視できるものとし,重力加速度 の大きさを9.8m/s² とする。 (1) 地表に達したときの小球の速さを求めよ。 (2) 地表からビルの屋上までの高さを求めよ。 解答 (1) 20m/s (2)20m 自由落下の基本プロセス プロセス 0 鉛直下向き を正とする y (m) リード文check ①大きさが無視できる球。 ただし、質量はあるとする ・初速度を与えなかった。 v = 0 Process v=0m/s Ov (m/s) V プロセス 1 プロセス 2 プロセス 3 解説 #42 Små.88 1) プロセス 正の向きを定め, 文字式で表す 鉛直下向きを正とし, t = 2.0s 後における速度 を 〔m/s] とする。 プロセス 2 自由落下の式を適用する 自由落下の式 「v=gt」より v=gti プロセス 3 数値を代入する ひ=9.8×2.0 20 d=19.6[m/s] 答 20 m/sA 速さなので 向きはかかない 屋上 正の向きを定め、文字式で表す 自由落下の式を適用する 数値を代入する 2 (2) 1 = 2.0s後における変位をy 〔m〕 Kata 自由落下の式「y=1/29t2」より 3 地表 y₁ = Vi gt₁² 2 =1/12×9.8×2.0)2 20 = 19.6 (m) の大 求める 答 20m

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物理 高校生

(1)は「東向きに14メートル毎秒」ではバツなのですか? 14.0にする理由が分かりません💦教えて頂けるとうれしいです🙇‍♀️

辺の比より 基本例題 4 等加速度直線運動 13,14 解説動画 東西に通じる直線道路を東向きに 8.0m/sの速さで進んでいた自動車が、 点 加速度で 3.0 秒間加速し, その後一定の速度で進んだ。 8.0m/s O (1) 加速し始めてから 3.0秒後の自動車の速度はどの向きに何m/sか。 (2) 加速し始めてから3.0秒間に自動車が進んだ距離は何mか。 (3) (1)の速度で進んでいた自動車はある瞬間から一定の加速度で減速し, 20m進ん だときに東向きに6.0m/sの速さになった。 加速度はどの向きに何m/s'か。 2.0m/s²の一定の を通過した瞬間から東向きに ......2, ve-vo²=2ax...... ③ tが関係する (与えられている, または求める)場合は ① 式か ②式, そうでない場合は ③ 式 を使う。 ① 式と②式は xのいずれが関係するかで判断する。 指針 v = vo+at ・・・・・・ x=vot+at² ..1, 解答 東向きを正の向きとする。 (1) 速度をv [m/s] とすると, ① 式より v = 8.0+2.0×3.0=14.0m/s よって, 東向きに 14.0m/s (2) x [m] 進んだとすると, ② 式より x = 8.0×3.0+ -×2.0×3.0²=33m 2 (3) 加速度をa [m/s²] とすると③式より 6.02-14.02=2ax20 36-196=40a よって α=-4.0m/s² したがって, 西向きに 4.0m/s2

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