物理　力学 赤く線を引いた部分について質問です。 なぜ、自然長で球Pとバネが離れるとわかるのでしょうか？ 離れる時は自然長より伸びたところじゃないんでしょうか？

P Vo k Q M EX 滑らかな水平面上に質量Mの球 Q がばね定 数んのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量mの球Pが速度v で進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度vを求めよ。 (2) ばねの縮みの最大値を求めよ。 m (3) やがてP はばねから離れた。 Pの速度 u を求めよ。

(3)の青ペンのところがわかりません。 どうして変位を-4mとして解くのですか

問題 03 相対速度・ 相対加速度 第1章力学 物理基礎 公式 相対加速度 wwwww (Aに対するBの相対加速度)(Bの加速度) (Aの加速度) \ www Aが基準 www 基準を引く 図2のv-tグラフの傾きから, Aの加速度は1.0[m/s], Bの加速度 はαB=2.0〔m/s2] と読み取れるので, 求める相対加速度4AB 〔m/s2] は. aAB = AB-AA= -2.0-1.0=-3.0[m/s2] (3)(1),(2),Aに対するBの相対速度, 相対加速度を求めた。 これより, 時 刻 t = 0 におけるAに対するBの運動のようすを図示すると、下図のように なる。 図1のように,一直線上で運動して いる物体AとBがある。 時刻t=0に おいて,物体AとBは4.0m離れてい て, v-tグラフ (図2) のような等加速 度直線運動をしていた。 ある時間後, 物体AとBは衝突した。 ただし,速度 と加速度は右向きを正にとるものとす る。 有効数字2桁で答えよ。 速度 物体A 0- -4.0m- 図1 2 速 1 物体A 0 V [m/s] 物体B (1)時刻 t = 0 において, 物体Aに対 するBの相対速度はいくらか。 物体B 0 (2) 物体AがBに衝突するまでの物 体Aに対するBの相対加速度はいくらか。 (3) 物体AとBが衝突するまでの時間はいくらか。 0 1 2 経過時間[s] <t=0のとき> 図2 v-tグラフ A (静止) f[s]と同じである。s=uot + 1/2atより、 13.0m/s2 B 1.0m/s - x(m) (4) 物体AとBが衝突する直前の相対速度の大きさはいくらか。 -4.0 0 <弘前大 > はじめのBの位置をx=0[m] とし, 右向きを正とすると, はじめのAの 位置はx=4.0 〔m〕 になる。 (3)で求める時間は, 初速度をv1.0 [m/s], 加速度をa=3.0[m/s2] として, 変位s=4.0[m] となるまでの時間 d₁o 1 -4.0 = 1.0.++ ( (-3.0) t2 2 相対速度 (3t+4) (t-2)=0 これより=-1/3.2 t= 運動している観測者から見た物体の運動を相対運動という。 (解説) (I)「Aに対するBの相対速度」とは, 「Aから見たBの速度」 すなわち「Aと一緒に運動する観測者から見たBの速度」のことである。 公式 (Aに対するBの相対速度)= (Bの速度)(Aの速度) ww Aが基準 wwwwwww 基準を引く 図2のv-tグラフより 時刻t=0において, Aの速度はv=0[m/s], B の速度はv=1.0 [m/s] である。 よって, 求める相対速度 VAB [m/s] は, VAB=UB-VA=1.0-0=1.0[m/s] (2)速度と同じく, 加速度も相対加速度を考えることができる。 この式 (tについての2次方程式) を解くと, t>0なので,t=2= 2.0[s] を選べばよい。 (4) 衝突する直前の相対速度vAB 〔m/s] は,v=vo + atより よって, VAB'=-5.0[m/s] 求める相対速度の 「大きさ」 は, 5.0m/sである。 UAB′ = 1.0+(-3.0) 2.0 (1) 1.0m/s (2)- -3.0m/s2 (3)2.0s (4)5.0m/s 1. 速度 加速度 11

写真の問題の(3)についてですが、ばねが自然長になる前にPがばねから離れるということは起こらないのでしょうか？

EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Q がばね定 数んのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量mの球Pが速度v で進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度”を求めよ。 AKOO (2) ばねの縮みの最大値を求めよ。 ALOO (3) やがてPはばねから離れた。 P の速度 u を求めよ。 (3)Qの速度をUとすると 1 ogla & Slammi 60 mv² = mu² + 1/{ MU ² 2 u= m 運動量保存則より mv=mu+MU ......① ばねは自然長に戻っているから,力学的エネルギー保存則より P発射離れる 瞬間 m±M m+M% P (m+M)u²-2mvou+(m-M)vo²2 = 0 u=m-M m+M Vo Uを消去して整理すると 2次方程式の解の公式より u=vo とすると,①よりU=0 となって不適(ばねに押されたQは右へ動 (1 20v:. いているはず) -Vo k M

物理の電磁気の質問です。大問4の解答の左の1番上の段のF=|Fa-Fb|は分かるのですが、その後の Faは点A,点Cに、Fbは点B,点C に着目してクーロンの法則を用いているのが何故なのか分かりません

4 1 AはBから引力を受けているからB の電荷は負。 -g とおくと 90=9×10°x 2×10-q_ 0.12 2q g=5x10-5 .. -5x10-5C なお、問題文では 「電荷はいくらか」 としたが,「電気量はいくらか｣ と同じ 意味である。 「電荷」 の方が 「電気量」よ り広い意味で用いられているが,区別は 気にかけなくてよい。 A 2 F=9×10°× =1.6N, 引力 接触させると電荷の一部は中和する。 残るのは F'=9x10°× 3 F₂=429 Fc=kg.2gkg2 (2a) 2 F=√FB²+Fc² 電磁気 +2×10-+(−8×10-)=-6×10-6 この電荷は A, B に半分 (-3×10-) ずつ分かれ、再び離すと両者は負で岸 りょく 力となる。 - kq² √√1+ a = √5 kq² 2a² = 0.9N, 斥力 ( 反発力) B g |_2×10-×8×10-6 0.32 3×10-×3×10-6 20.32 = 1 Fr B+ A+ FB FB Fc F [9] FA C DU 4* 図のような電荷をもつ小球 A, B, C が直線上 にa, rの距離を隔てて置かれている。Cが受け る静電気力の大きさFを求め, その向きが右向 きとなるためのrの範囲を求め, αで表せ。 右向きとなるためには FA-FB が正と なればよい。102 .. r²-2ar-a²>0 左辺=0とおいたときの2次方程式の解 r=a±√2a を用いて r>0 より r> (1+√2)a Cを自由に置ける場合には, AB間も 含まれる (FA, FBともに右向きの力と なるから)。 A より左側はFAが左向き で右向きのFBより大きく(Aの方が電 気量が大きいし距離が近いから), あり 得ない。 次図の太線部が該当することに なる。このような定性的な見方も大切で ある。 +1C →+++ C +2g F=FA-FB k2gg -|(a+r) ² = k·a·a/ C... kQ kq2r²-2ar-a² (a+r)²² A B 5 実線が+ のつくる電場 点線がのつくる電場 灰色は合成電場 -q A B (1+√2)a. Q Eo D +q C 07 D' E2 07 kQ (2a)² (4a)² D… y方向はキャンセルして消えてし まう。 x 方向は E₁ F xC + Q 3kQ 16a², 北方向

なんで30°になるんですか？

(3) 弾丸が物体に命中するまでの時間 to を, v, l,hを用いて表せ。 (4) OB が地面の場合, 物体が点Bに落下するまでに弾丸が必ず命中するためには,”は どのような条件を満たさなければならないか。 h, l,g を用いて表せ。 ◆44 斜方投射■ 図のような水平面とのなす角が30°の 斜面上の1点から,小球を斜面の上方に向かって斜面に対 して角度 0 初速度 vo で発射する (0°<<60°。 重力加 速度の大きさをg とする。 CA 30° (1) 斜面と衝突するまでの小球の運動で、発射から時間 t 後の斜面に平行な速度成分 ひx, 斜面に垂直な速度成分 vy を vo,g, 0, t で表せ。 (2) 発射から斜面と衝突するまでの時間 to を Vo, g, 0 で表せ。 Vo (3) 発射地点から衝突地点までの斜面にそっての到達距離Rをvo,g, 0 で表せ。 (4) 小球が斜面に対して垂直に衝突するためには, tanの値がいくらであればよいか。 [横浜国大 改] ヒント 38 (3) 衝突するときのAの位置 yA>0 であれば,衝突が起こる。 39 (2) 着地の角度が45° なので, そのときの速度の水平成分と鉛直成分の大きさが等しい。 40 傾角45°の斜面上の点(x,y) では, |x|=|y| 41 (1) 高さん, tを用いて表すと, t に関する2次方程式が得られる。 42 (2) (1) のときの小球のy座標が0より大きければ,小球は床に衝突する前に壁に衝突する。 x 43 弾丸が物体に命中するためには, x=lでの物体と弾丸のy座標が一致すればよい｡ 44 重力加速度を斜面に平行な成分と垂直な成分に分解する。

エッセンス力学64ページExの問題です。。3枚目にの写真を見て回答していただけると嬉しいです。

EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Q がばね定 PEMASANA ANG htt HER 数んのばねを付けられた状態で置かれている。 左から質量mの球Pが速度vで進んできた。 (1) ばねが最も縮んだときのPの速度を求めよ。 (2) ばねの縮みの最大値を求めよ。 (3) やがてPはばねから離れた。 Pの速度を求めよ。 LIME m まおう。 P Vo 10 k room M

物理のエッセンスで11ページにある問題に関しますが、基礎から学んでいますので詳しく教えるとすごくありがとうございます！ 高さHのビルの屋上から初速v_0で真上に投げ上げる。最高点の高さ(地面からの高さ)h地面に達するまでの時間tを求めよ。 という問題ですが、 解説... 続きを読む

5 最高点では v = 0 だから 0²-vo²=2(-g)y 2 v₁² h=H+y=H+- 2g 投げ出した点を原点とす ると,地面はy=-H だから ... 1) -H=vot=1/gt² y 0- -H Vo H gt²-2vot-2H=0 2次方程式の解の公式より,t> 0 を考慮 して V② t = = (v₁+√v₁²³+2gH) g このように一気に解決できることを身に つけておくとよい｡ ずっと α=-g の等

(3)の問題で下線部がどうして1.11になるのか教えてください。

問5 野球のボールを地上 1.0m の高さから速度 10m/sで真上に投げ上げた。 (v=0) (1) 最高点に達する時間を求めよ。 (1)=-gt,+10

(2)で求めたエックスゼロと、(4)で求めるLは同じ座標ですか？ 追加 (5)のグラフを見て同じでは無いことはわかったのですが、それならなぜセックスゼロで物体Aが静止できるのか分かりません。教えてください。

3 図のように、電荷Qを帯びた質量mの小さ な物体Aが水平面からの角度の斜面上にあり、 電荷Qを帯びた小さな物体Bが斜面の下に固定 されている。 物体Bの位置を原点とし、斜面 上方に向かってx軸をとる。 物体Aはx軸上を なめらかに動くことができる。 物体Aと物体B の間にはたらくクーロン力の比例定数をんとし, 重力加速度の大きさを」 とする。 また、運動す る電荷からの電磁波の放射と空気抵抗は無視できるものとする。 次の問いに答えよ。 (1) 物体Aの座標をx, 加速度をaとするとき, 物体 A の運動方程式を記せ。 (2) 物体Aが静止することのできる座標x を, k, Q, m, g, 0 を用いて表せ。 水平面 次に,物体Aを座標s (s<x) の位置に置いて、静かにはなした。その後の物体Aの 運動を考える。 (3) 座標sで物体 A のもつ力学的エネルギーEを, s, k, Q, m, g, f を用いて表せ。 ただし、重力による位置エネルギーの基準は原点0の高さとし, 物体Bによる電位 の基準は無限逮方とする。 x S x0 (4) 物体Aが原点から最も離れたときの座標L, E, k, Q, m, g, f を用いて 表せ。 S 物体B x (5)s が x に比べて非常に小さいとき,物体Aの座標xと時刻の関係を表すグラフ として,最もふさわしいものを次の解答群の中から選び記号で答えよ。 [解答群] xo min m # W x0 W S ol X x mm M W A x0 S S 0 x S 原点O 物体 AS なめらか な斜面 (広島2013)

⑶の問題でt＝0で考えれるのは何故ですか？

問題 まぶで 03 mo) 物理基礎 ( うく 物体B 相対速度·相対加速度 物体A 図1のように、一直線上で運動して いる物体AとBがある。時刻t3D0に おいて、物体AとBは4.0m離れてい て、ひーtグラフ (図2)のような等加速 度直線運動をしていた。 ある時間後, 物体AとBは衝突した。 ただし,速度 と加速度は右向きを正にとるものとす -4.0m- 図1 2 物体A 0 る。有効数字2桁で答えよ。 (1) 時刻t= 0において, 物体Aに対 [m/s] -1 物体B -2 するBの相対速度はいくらか。 (2) 物体AがBに衝突するまでの, 物 体Aに対するBの相対加速度はいくらか。 B) 物体AとBが衝突するまでの時間はいくらか。 1 2 経過時間[s) 図2 ーtグラフ VA 物体AとBが衝突する直前の相対速度の大きさはいくらか。の く弘前大) 運動!ている細洲セふ 日 .と 1 速度 =