(7)の模範解答が(m+M)g/kになっているのですがどうしてか分からないので教えていただきたいです。 私は(M-m)g/kかと思いました。 あと、⑼の途中式も教えていただきたいです。

0000000000000000 【B】 なめらかに回転する軽い定滑車に, 軽い糸をかけ, 一端に質量mの小球 P, 他端に 質量 M(M>m)のおもり Qをつり下げた。 次に, P と床の間を, ばね定数kの軽いばねで 鉛直方向につなぎ, P, Q をつりあいの位置で静止させた。 ばねが自然の長さになるときの Pの位置を原点(x=0)として,鉛直上向きに x 軸をとる。また, 重力加速度の大きさをg とする。 (7) P, Q が静止しているときの, P の位置を求めよ。 IC m M (7)の状態からP を引き下げて静かにはなすと, P は糸がたるむことなく単振動をした。 (8) P が位置 x にあるときのPの加速度を α, 糸の張力の大きさをTとし,P, Q のそれぞれの運動方程式を示せ。 ただし,Pは鉛直上向き, Qは鉛直下向きを正とする。 (9)Pの単振動の角振動数を求めよ。 (10) 糸がたるまないためには, P をはなす位置がいくらよりも上であればよいか。

解き方全然思いつきません。答えまで導くのを手伝って頂きたいです🙇‍♀️

B 圧力 po の大気中において, 図2のようにばね定数kの軽いばねの右端を壁に 固定し, ばねの左端に断面積Sのピストンを取り付け, 水平な床に固定したシ リンダーとピストンによって単原子分子理想気体(以下, 気体と呼ぶ) を封入した。 ピストンとシリンダーはともに断熱材でできており,ピストンはシリンダーに対 してなめらかに動く。 ピストンが静止したとき気体の体積は2Sd で, ばねは自 然長であった。 この状態を状態1とする。 ヒーターによって気体をゆっくり加熱 しばねが自然長からd縮んだ直後に加熱をやめた。 加熱をやめた直後の状態 を状態2とする。 なお, ばねはつねに水平で, ピストンはシリンダーから外れる ことはなく,ヒーターの体積および熱容量は無視できるものとする。 大気 Po ピストン ヒーター 床 図2 ばね Oooooooooo 壁

高高校校物理です 高校物理です。 解答解説がないので全くわかりません。説明も合わせてお願いします。

7 量の質点をばね定数 kのばねの一端につなぎ,他方の端を固定した単振動の実験 A,Bを考える。 次の問いに答えよ。 ここで,振動中の空気抵抗, ばねの質量は無視でき るほど小さいとする。 重力加速度の大きさを9, 円周率をとする。 実験A 図1のように,この質点とばねが水平でなめら かな床の上にあって, 質点が振幅 L, 周期Tで単振動 している。ここで,質点と床との間の摩擦力はないも のとする。 (1)kを与えられた文字を用いて答えよ。 ばね定数 0000- m 図1 水平方向に 運動するばねと質点 (2)この単振動時の質点の最大の速さを与えられた文字を用いて答えよ。 いま、上記の単振動で, m = 1.0kg,T= 2.0s, L=0.50m, π=3.14 とする。 (3)これらの数値の単振動で, 質点の最大の速さはいくらか, 有効数字2桁で答えよ。 実験B 図2のように, 同じばねの上端を固定し, 質量の質点 をばねの下端につけてゆっくり下方に下ろすと, 自然の長さより も長さ Sだけ伸びた位置で静止した。 (4)Sをk, m, g を用いて答えよ。 次に, ばねが自然の長さとなる位置まで質点を持ち上げてから 静かに落下させると, 質点は鉛直方向に単振動した。 (5)この場合,質点の最大の速さ VM をk, mg を用いて答えよ。 VM (6) 質点の速さが一 示して答えよ。 m ばね定数 k となる質点の位置はどこか, 基準の位置を 図2 鉛直方向 に運動するばね 点

今ここまで解くことができたんですが、どうしても振り幅とばねの伸びを求めるために使う式がわかりません。単振動の変位xを表す式を使うかなとも思ったんですが、時間tが分からないので無理かなと思いました。だれか教えていただきたいです。

(1) (4) 1.23 $ (5) 0 187 S (6) 4,2 問題2: 右図のように、なめらかな水平面上にばね定数 10.0N/m の ばねを置いて一端を壁に固定し、 他端に質量 5.00kgの物体 A と質量 5.00kgの物体Bを一緒に押し付け、0.20m縮めて AB 手を離したところ、途中で物体Aと物体Bは分離した。 分離後、 物体Bは右方へ等速直線運動し、 物体Aは単振動した。 物体Aと物体Bが分離した時のばねの伸び、 分離後の物体Bの速度と物体A の単振動の振幅と周期を求めよ。 (各1点) W = 1. 1/2×5×2=1/2x100.232 m W== !!! V = 0.2A&A. = 0.28 2 T= =4,442-34.44秒 物体Aと物体Bが分離した時のばねの伸び: 物体Bの速度: 0.28m/s 物体Aの単振動の振幅: 物体Aの単振動の周期: 4.44秒

問5の問題がわかりません。 解説のマーカーで線を引いた部分について、なぜ、1/4Tとなったのですか？

体1. 方向 問4 積 12 ③ Point 運動量の変化と力積の関係 物体の運動量の変化は、 積と等しい。 mv2mvy=FAt その間に物体が受けたか m質量 : 変化前の速度, V2 変化後の速度 Fat: 受けた力積 Point! 衝突での作用・反作用の法則 作用・反作用の法則より直線上の小球入 の衝突で小球 A. Bが及ぼし合う力は大きさが等 しく向きが逆である。 そのため, 衝突で小球が小 球Bから受けた力積をIとすると, 小球Bが小球A から受けた力積はと表される。 小球Aと小球Bが衝突したとき, 小球Bが小球 から受けた力積は, 運動量の変化と力積の関係から、 4mv-04mo (右向きに大きさ4mv) である。 作用・ 反作用の法則より 小球 A が小球Bから受けた力 は、4m (左向きに大きさ4mv)である。 問5 単振動の振幅,周期 13 8 Point! 単振動の振幅 小球Bの振動の中心はばねが自然の長さのときの 小球Bの位置(力のつり合いの位置, 小球 A と衝突 した位置)で,単振動の一方の端は小球Bが最もばね を押し縮めた (壁面に最も近づいた)ときの位置であ る。 そして、振動の中心から端までの距離が振幅で ある。 求める距離は,力学的エネルギー保存の法則を用 いると求めることができる。 1/2 =1/2x2 法則を用いると, 1.4mv²= よって, X=20√ 第3問 A 問1 動の周期をT とすると, T=2 衝突直後から小球Bは単振動を始める。この単振 二つの のスリッ 明暗の縞 4m m =4π k 問2 千 小球Bはばねが自然の長さ (振動の中心) の位置か ら単振動を始める。 単振動を始めてからはじめて小球 かばねを最も押し縮めたときまでの時間は 1/17 表されるので, 求める時間は, 1/27=1/2x47 m m =π √ k +α! 単振動の周期 小球Bの単振動の周期を導いてみよう。 ばねが自 然の長さからxだけ縮んでいるとき,水平右向きを 正とすると、小球Bにはたらく力はxと表され る。この力は復元力であり、小球Bの加速度をαと すると、運動方程式は4ma=kxとなるので. a=-- k x と表される。 4m また、単振動の角振動数を とすると a=-x と表されるので、上式と比較して k 小球Bの単振動の周期をTとすると 4m √ k 222 = 4π T= @ +α! 単振動の振幅 m k 単振動の角振動数を とすると, 小球Bが振動の 中心を通過するときの速さと振幅の関係は. k Point 経経反合 ※反 レー S1, S スリ リッ リッ この 光 Point! ばねによる単振動の周期 ばねにつながれた物体の単振動の周期は T=2π m √ k T: 周期, m: 質量 k : ばね定数 衝突直後から小球Bがはじめて壁面に最も近づい たときまでに移動した距離は,小球Bがばねを最も 押し縮めたときのばねの自然の長さからの縮みと考え ればよい。その距離をXとして、衝突直後に小球B が水平右向きに速さ”で動き始めたときとばねを も押し縮めたときについて力学的エネルギー保存の v = Aw= A√ Am (上の+α!のの式を代入) m よって, A=20 √ k (第二

角速度はどうやったら求められるのか教えていただきたいです🙇🏻‍♀️

類題13 自然の長さ[[m], ばね定数k [N/m] の軽いば ねの上端を固定し, 下端につるした質量m[kg] の小球を水平面内で等速円運動させたところ、円 ばねは鉛直方向と0の角をなしていたとする。 このとき, ばねの伸びx [m] と, 小球の角速度 w [rad/s] をそれぞれ求めよ。 重力加速度の大 きさを g〔m/s2] とする。 mr r r r r r r r r r r r r r r r r r r ヒント ばねの弾性力と重力の合力が, 等速円運動の向心力の役割をしている。

星マークの部分の解説がなく分かりません。 答えは近くに書いてあります。お願いします

バ ム (1) 水平面に達したときの物体の運動エネルギーは何Jか。 図のように、 なめらかな曲面と水平面がつながっている。 水平面から 高さ0.20mの曲面上に、 質量 0.50kgの物体を置き、静かに手をはな す。 物体は水平面上に達し、 一端が固定されたばね定数49N/mのばね を押し縮めた。 重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 曲面上での運動とばねについて、以下の各問いに答えよ。 【思考・判断・ 表現 】 0.20m xF=kx² 2ばねの縮みの最大値は何mか。 Imv- 0.5 A.0.20m 0:20x ×0.5 9.8 4.9 (3) ばねの縮みがx 〔m〕 のとき、 物体の弾性力による位置エネルギー [J] との関係を表す グラフを、以下の選択肢から最も適当なものを選べ。 04970 0 09 ア U(J) 0 x (m) イ U(J)↑ 0 x(m) [J]↑ 098. 98710 0 0.98 x (m〕 10 力学的エネルギーの変化について、以下の各問いに答えよ。 【知識】 図のように、質量mの物体を、 水平面から高さんのなめらかな斜面上から、静かにすべらす。 物体は、長さLの粗い水平面を通り過ぎ、同じ傾斜をもつなめらかな斜面上を、高さまで上がった。 重力加速度の大きさをgとする。 2 (1) 動摩擦力が物体にする仕事を求めよ。 mgh (2) 時間が経過すると、 物体は粗い水平面を往復し、いずれ静止する。 物体が静止する位置の、 粗い水平面上の左端からの距離を求めよ。 (3)右側の斜面だけ、 傾斜を大きくしたとき、 物体が静止する位置は、(2)と比べてどうなるか。 以下の選択肢から最も適当なものを選べ。 ア. やや左側 イ, 同じ位置 右側 物 77410 m <問題は以上です。>

解説をお願いします。 答えは(１)mg/k（2）1/2mv^2+1/2ka^2（3）g√m/kです。また、先生オリジナルの問題なのですが、このバネはどこまでのび、それは何メートルですか？

対し, ・物 けた 力加 運動とエネルギー 4 力学的エネルギー保存則③ (p.79~85) ばね定数k [N/m] のばねの上端を固定 かたん し,下端に質量m[kg]のおもりを取 りつけると,ばねは伸びておもりは静 止した。このときのおもりの位置を点 Aとする。この後, ばねが自然の長さ になる点Bまでおもりを持ち上げ, 静かにはなした。 重力加速度の大きさ を g[m/s2] とする。また,点Aを重 力による位置エネルギーの基準とする。 I l l l l l l l l 自然の長さ el l l l l l l l B a A m (1) おもりが点Aにあるときのばねの伸びα [m] を m,g, kを用いて表せ。 (2) おもりが点Aを通過するときの速さを [m/s] と する。 点Aでの力学的エネルギーを,m, k, v, α を用いて表せ。 (3) v[m/s] を,m, g, kを用いて表せ。 よ。 電うか?下の上は何?

この問題の解説をお願いします。 答えは(１)2.8m/s（2）0.40mです。

※保存力の する仕事 を右辺で 考慮する h [m] [m] 体が青 離 0.50m だけす あったとする。 2 う。 ①の ■仕事は, m/s する。 ③ 力学的エネルギー保存則 ② (p.79~85) いったん たたん なめらかな水平面上に置いたばね定数32N/m のばね 20 がある。 図のように, ばねの一端を固定し,他端に質 2.0kgの物体を押しつけ, 自然の長さから 0.70m だけ縮めた状態から,物体を静かにはなす。物体はば ねが自然の長さになった位置でばねから離れ,水平面 と点Aでつながったなめらかな曲面上をすべり上が 25 水平面からの高さがん[m]の最高点Bに達した。 重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 自然の長さ 0.70m B (1)この間に (2) 物体に 思考問題 6 空気の 空気の抵抗 さ[m/s] 加速度の (1)この A ルギ (1)点Aでの物体の速さ vA [m/s] を求めよ。 (2) 空気 (2) 点Bの高さん [m] を求めよ。 エネ

向心力が円の中心向きならバネは伸びないと思うんですがなぜ違うんですか

STEP 3 練習問題 71円運動 自然の長さ 18.0cm, ばね定数50N/m の軽いつるまきばねの一端に質量100gの小球を取りつけ, なめらかな水平面上で等速円運動をさせたところ、 ばねの長さは20.0cmになった。 √2 =1.41 とする。 (1) 小球の速さはいくらか。 (2) 小球の角速度はいくらか。 (3) 小球の加速度の大きさはいくらか。 内 om -mmmmmmmmmmm -18.0cm-> 20.0cm 100g