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円運動演習
11. [1998
水平面に対
端をAに結
につるした。
[A] 1図の
体Aを行
10.[2005 法政大]
次の文の口
に入れるべき式, 数値を記せ。なお, 重力加速度の大きさをgとす
る。
キ)
B
A
なめらかな面
A
na-T
heasy- Tal
あらい面
直下向き
(1) 糸C
図1
図2
方程
(2) 加
(3) 物
B
a-
A
を連
あらい面
F
図3
図1に示すように,上面と側面がなめらかな平面である直方体の台Aを床面に固定
し、質量 mの2物体 B, Cをつなぐ軽い糸を台の端の小滑車にかけ, 物体Bを台Aの
上面にのせて手で押さえ, 物体 Cを台Aの側面に接して高さんの位置につり下げる。
物体Bを押さえていた手を離すと, 物体Cは鉛直方向に大きさア]の加速度で降下
し,両者をむすぶ糸の張力の大きさは[イ]となる。このとき, 物体Cが床面に達す
るまでにかかった時間をむとする。
次に図2に示すように,台Aの上面と側面に表面のあらい薄板を張った質量 10mの
台A'を床面に固定し, 同様にして上面にのせた物体Bから手を離し, 糸でつないだ物
体Cを同じ高さんの位置から降下させた。 薄板と物体Bとの間の動摩擦係数をμ'とす
ると,物体Cが鉛直方向に降下する加速度の大きさはウ]となり, 糸の張力は
となる。物体Cが床面に達するまでにかかった時間tっがtっ=1.2xt,であったと
すると,動摩擦保係数 μ'の値はオ]となる。
次に,この台 A'をなめらかな水平床面におき, 図3に示すように矢印の向きにカF
を加えて,一定の大きさ 0.2gの加速度で台 A'を床面上をすべらせた。同時に, 上面に
のせた物体Bから手を離したところ,糸でつながれた物体Cは高さ hの位置からゆっ
くり降下して床面に達した。このとき, 台 A'に対する物体Bの水平方向の運動は, 糸
の張力,台A'との摩擦力のほか, 台A'が加速度をもつことによる慣性力によって決ま
る。また,物体Cが鉛直方向の運動は,重力,糸の張力のほか, 台 A、の側面との間の
摩擦力によって決まる。側面と物体Cとの間の動摩擦係数はμと等しい。 その結果,
物体Cが鉛直方向に降下する加速度の大きさは「 カとなる。また, そのために台 A*
に加えるべきカFの大きさはキ]と求まる。
もつ
動に
加ミ
上
の
エ
の
