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物理 高校生

F1🟰F2‥🟰F5🟰19.6までは分かるのですが、その次の20Nからがよくわかりません 解説お願いします

□ 63. ばねの直列接続図のように, 軽いばねAと軽い ばねBを直列に接続し, 質量 2.0kgのおもりをつるして静止 させた。 ばねA, B のばね定数をそれぞれ 98N/m, 196N/m とし,重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 次の各問に答 えよ。 A Fz' (1) AがBから受ける力の大きさは何Nか。 また,BがA から受ける力の大きさは何Nか。 おもり 2.0×9.8=19.6 T. 19. zo 620 B FS 02.0kg 119.6 63. ばねの直列接続 解答 (1) Aが受ける力 : 20N, Bが受ける力:20N (2) A:0.20m, B:0.10m 指針 (1) おもりに加えて, ばね A, B が受ける力 に着目すると,それぞれが受ける力はつりあっている。 また,作用・反作用の法則から, AとBが互いにおよ ぼしあう力の大きさは等しい。 (2) A, B のばねの伸 びを x1 〔m〕, x2 〔m〕 とし, フックの法則を用いて式を 立てる。 糸から 受 7 Bが受 式②カ m 解説 (1) Aは,天井か ら上向きに力F1, Bから 下向きに弾性力 F2 を受け, Bは, A から上向きに弾性 力F3, おもりから下向き に力F を受ける。 また、 おもりは, 下向きに重力 2.0×9.8=19.6NBから上 Fi F3 トレー F5 65.1 A B 解答 19.6N (3)x 指針 FA の長さ 成分を 向きに弾性力Fを受ける。 各物体が受ける力はつ りあっているので, 解説 を F-F2=0 F3-F4=0 F5-19.6=0 【x また,AとBが互いにおよぼしあう力 F2, F3, B と おもりが互いにおよぼしあう力F4, F's は, それぞ れ作用・反作用の関係にあるので, 【y】 F2=F3 Fa=Fs (2) したがって, る。 F=F2=Fg=F=Fs=19.6 20 N 【月 すなわち, AがBから受ける力 (F2) は20N,Bが Aから受ける力 (F3) は20Nとなる。

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物理 高校生

(3)の詳しい解説お願いします

50.F-xグラフ 解答 (1) ばね定数 (2)(3)1/12倍 指針フックの法則から,F-xグラフの傾きが表 している物理量を考える。 解説 (1) フックの法則 「F=kx」 から, F-x ラフの傾きは、ばね定数を表している。 (2) F-xグラフの傾きは, ばね定数を表す。 図から、 グラフの傾きが大きいのはAである。 A 40= 2.4. (2) ばね定数が40N/mのばねに取り換え, (1) と同じ力でばねを押し縮め たとき, ばねの縮みは何mか。 24=40x 105 思考 0.6 513 50F-xグラフ 2本のばねA,Bについて FA 引っ張る力Fと, ばねの伸びxとの関係を調べたとこ 3、図のようなF-xグラフが得られた。次の各問に 答えよ。 (1) グラフの傾きは何を表しているか述べよ。 B (3) ある力F でばねを引っ張っ たとき, ばね A, B はそれぞれ X, XB だけ伸びたとする(図)。 A, B のばね定数ka, kB は, グ ラフの傾きに対応するので, FA B Fo (2) ばねA,Bのどちらのばね定数が大きいか。 0 XA XB x Fo Fo kA= kB= XA XB Aの伸びは,Bの伸びの半分であったので、 2x=xBから, Fo Fo 1 kB= = -KA XB 2xA 2 したがって, Bのばね定数はAのばね定数の 1/12 倍 である。 別解 (3) 同じ力を加えているので,フックの 法則から, F=RAXA F=kBXB RAXA=kBxB Aの伸びはBの伸びの半分であったので, XA XB kB= 11/23 である。したがって, XA XB -KA 同じ力を加えたとき,Aの伸びはBの半分であった。 Bのばね定数は Aのばね定数の何倍か。 ただし, 分数のまま答えてよいものとする。 50

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この問題の(1)で、なぜTではなく2Tになるのかよくわかりません… 人が引いている力の反作用でTがあるのは分かるのですが、そもそも人が作用で紐を引っ張っているので相殺されるような気がしてしまいます…

発展例題 7 力のつりあい 展開 81 重さW 〔N〕の人が, 重さw [N] の台の上にのり、図のように、 滑車を使って台といっしょに自分自身をもち上げようとしてい る。 W>wとして, 次の各問に答えよ。 (1) 人がひもを大きさ T 〔N〕の力で引くとき, 台が地面から 受ける垂直抗力の大きさNは何Nか。 (2) 台が地面からはなれるには, Tを何Nよりも大きくすれ ばよいか。 指針 (1) 人がひもをT [N]で引くと、作 用反作用の法則から,人はひもから同じ大き さT(N)の力で引き返される。 人と台にはたら く力を描き、 つりあいの式を立てる。 (2) 台が地面からはなれるとき, 垂直抗力Nが 0 になる。 ■解説 (1) 人と台がお よぼしあう力の 大きさをN' と するとそれぞ れ図のような力 T W ¥1 を受ける。 人が受ける力台が受ける力 W[N] 地面 [N] 人が受ける力のつりあいから、 T+N'-W=0 ... ① また、台が受ける力のつりあいから、 T+N-N'-w=0 ② 式① ② の々を足しあわせると、 2T+N-(W+1)=0 NW+w-2T(N) な (2) 台が地面からはなれるとき、 N=0 となる (1)の結果を用いると、 0-W+w-2T W+w

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物理 高校生

(2)の解説のSsinθ=mgtanθはどこから来たのでしょうか。また、円運動の半径がLsinθになるのも全くわかりません。どなたか助けてください。

C/ 基本例題29 円錐振り子 わかんない 基本問題 解説動画 第Ⅱ章 力学Ⅱ 図のように,長さLの糸の一端を固定し,他端に質量m のおもりをつけて, 水平面内で等速円運動をさせた。糸と 鉛直方向とのなす角を 0, 重力加速度の大きさをgとして 次の各問に答えよ。 (1) おもりが受ける糸の張力の大きさはいくらか。 00 m(Lsine) w²=mg tane w= 円 g L cose 2π L cose =2π 周期 Tは, T=- (2) 円運動の角速度と周期は,それぞれいくらか 地上で静止した観測者には, おもり |指針 は重力と糸の張力を受け,これらの合力を向心力 として,水平面内で等速円運動をするように見え ある。この場合の向心力は糸の張力の水平成分であ (1)では,鉛直方向の力のつりあいの式(2) では円の中心方向 (半径方向) の運動方程式を立 てる。なお,円運動の半径はLsinである。 解説 m 別解 stic (1) 糸の張力の大き さをSとすると, 鉛 直方向の力のつりあ いから, 10 L Scost S (2) おもりとともに 円運動をする観測者の にはSの水平成分 ・ と遠心力がつりあっ てみえる。 力のつり あいの式を立てると LA m (L sine) w² S +0. Ssin0=mg tan mg 0 Scoso-mg=0 Ssine mg mg S= coso (2) 糸の張力の水平成分 Ssin0=mgtan0 が向 心力となる。 運動方程式 「mrw²=F」から, (2) の運動方程式と同じ結果が得られる。 m(L sine) w²-mgtan0=003 (1) Point 向心力は、重力や摩擦力のような力の 種類を表す名称でなく,円運動を生じさせる原 因となる力の総称で、常に円の中心を向く。 4

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