大阪市立大学 物理 2019 問5ですが、万有引力による位置エネルギーは考えなくてよいのですか？ また慣性力を使っているので、慣性力のした仕事なども考える必要があると思ったのですがどういうことですか？

-k) 大-理系前期 のをすべて求 00/90 P, 辺BCを あるとき,P OLD 泉 l を考える. A M , β として, こで囲まれた 大阪市立大理系前期 物理 (2科目 150分) 第 1 問 (35点) 2019年度 物理 21 図1のように、地球の中心をEとし, 球形のカプセルの中心Oが,Eを中心とした等速 円運動を行っている.ここで, カプセルの重心はOと一致している. EO間の距離はであ が中心に集まった場合と等しくなることを用いて, 以下の問いに答えよ. る。 地球の質量をM,万有引力定数をGとし, 地球がおよぼす万有引力は、地球の全質量 問1 カプセルの中心の速さ, 等速円運動の周期, および角速度を求めよ. 図2のように,EとO を結ぶ直線を軸とし,Oを原点とする.EからO に向かう向き をェ軸の正の向きとする. カプセルの中に,質量の無視できる長さ 21 の細い円筒を設置し た。ここで、円筒の端はæ= -l およびæ=lであり, 円筒の中心軸は,常に軸と一致さ せている. 質量mの小球を、円筒内のx=xo (No > 0) に静かに置いたところ,軸の正の向きに動 き始めた.ここで,小球は円筒の中を, x軸にそって, なめらかに動くことができる.小球 の質量はカプセルの質量に比べて十分小さく,また, カプセルと小球間に働く万有引力は無 視できるとして、以下の問いに答えよ. 間 2小球が位置π (20≦x≦り)にあるとき、小球に働く万有引力のェ成分を求めよ。た だし,1と考え,|a| ≪1 に対する近似式 =(1+α) = 1 - na を用 いよ. (1+a)^ 問3 円筒とともに回転する観測者からみたとき, 位置にある小球に働く力の成分F を の関数として求めよ。 ただし、 問2の結果を用いよ。 また, 解答用紙のグラフ に,Fをæの関数として描け.

物理の力学の問題について質問です。 過去問を解きたいのですが全く答えが分からないため、解いて頂けないでしょうか？

物理学 ⅡⅠ 期末試験 問題用紙も回収します。 選択式の問題は、正しい選択肢を記号で記すこと。 記述式の 問題は､解答だけではなく、 解答に至る考え方も書くこと。 ベクトルはそれとわかる よう書くこと. ① 質量mの質点の位置ベクトルを、運動方程式を Fとする｡ (1) 質点の原点のまわりの回転の運動方程式を導出せよ。 (2) 外力Fが中心力のとき、 角運動量が保存することを示せ。 (3) 質点が (x,y) 平面内を運動する場合、 原点のまわりの角運動量を極座標 (r, Φ) を用いて表せ。 2② 軽い針金でできた一辺lの立方体の枠がある。 1つの頂点に糸をつけ、隣接す 頂点P1, P2, P3 にそれぞれ質量 mi, m2, m3 のおもりをつけて吊り下げたとこ ろ、静止した。 重力加速度ベクトルをg とし、 OP = r. (i=1,2,3) とおく。 7₁ g↓ (1) 系の重心 (質量中心) Gの位置ベクトルrc をri を用いて表せ。 (2) 重力は重心Gに働くとしてよいことを示せ。 (3) 糸の張力の大きさを求めよ。 (4) 重心G と支点は鉛直線上に並ぶことを示せ。 (5) OP が回転軸のときの慣性モーメントI を求めよ。 (6) P1P が回転軸のときの慣性モーメントⅠ'を求め よ。 3 固定軸のまわりで回転する剛体を考える。 剛体の質量をM,重心GとOとの距離をん, 剛体 の軸Oのまわりの慣性モーメントをIとする。 図 のようにx,y,z軸を取り、 剛体の運動を偏角めで 表す。 重力加速度をg とする。 x P3 Ø R 2₂ G Mg P2 P1 (1) 回転の方程式として正しいものを選べ。 do (a) IapzMgh cos o (b) latMghsin o (c) IamMgh cos o (d) apzMgh sino (2) 運動は微小振動であるとする。 周期Tとして正しいものを選べ。 Mgh (a) 2 I I 9 (b) 2 Mgh 2ヶ (c) 21 (d) 2π√√ h 9 (3) 運動は微小振動であるとする。 初期条件として、角度だけ持ち上げて静か に離した。このときの重心の運動として正しいものを選べ。 但し以下では、 は微小振動の角振動数を表す。 (a) r(t) = hoo cos(ft), y(t) = h (c) π(t)=hdo sin (St), y(t)=h (e) x(t)=hdocos (ft), y(t)=hdo sin(St) (b) x(t)=h, y(t)=hdocos (nt) (d) π(t)=h, y(t) hdo sin (St) = (4) 前間の重心運動に対応した回転軸Oに働く抗力 R = Rzex + Ryey として正 しいものを選べ。 (a) R=-Mg, Ry=MhQdocos (t) (b) R=0, Ry=MhΩ2 do sin (nt) (c) R-Mg, Ry=0 (d) R=MhQ2 do cos (St), Ry=MhΩ do sin (Qt) (5) 安定に静止した状態で、 剛体に角速度ω を与えた。 この場合の力学的エネ ルギーEの値として正しいものを選べ。 但し位置エネルギーの基準点は0と する｡ (a) E = 0 (b) E=Mgh (c) E-Mgh (d) E ==Iw (e) E ==Iw+Mgh (f)=1/2Iug-Migh (6) 前問の初期条件の下で、 剛体が1回転するために必要な角速度wo の最小値と して正しいものを選べ。 (a) 0 (b) √20 (c) 2Ω (d) 4Ω (7) 回転軸の位置、 すなわちんの値を変化 させたときの慣性モーメントIの変化を 表すグラフとして正しいものを選べ。 -h A" (b) $+) (d) ・h

この解き方であってますでしょうか。…

び2=5 2.図2に示すように、質量がm=8kgの質点を長さ12mの棒の先端に固定して天井から つるし, 鉛直線と 6=45°の角度を成す位置まで持ち上げて時刻 t=0に手をはなした. このとき、次の①~③の問に答えよ.ただし, 重力の位置エネルギーの基準点は最下点 にとり,棒の質量は無視できるものとする. ① 時刻t = 0における重力の位置エネルギーUを求めよ. ②棒が鉛直線と1= 20°の角度を成すときの速度 v] を求めよ. ③ 棒が鉛直線と1= 20°の角度を成すときの棒の張力を求めよ. ①t=0における基準点からの高さをおとすると h=1-1costの動の位置エネルギーはVo=myh=mgic-costo) ②/12/2mvitmyIC1-C050)= myICI-Coso) 12=1/2gl(Cost-co) U13.414731 =12×9.8×2(cos200-COS45 = 3.0195=3.02][m/s] =8×9.8×2C1-COS 45°) =45.9[J] ③ Timgcoso+m =8×9.8×C052008.3,01952 =873[] # x 01 T 00 V1 図2 m m

この問題の途中式や解き方がわからないので教えてほしいです！ 答えは右の写真です！

15-12. n-y平面上の質点の運動をx=rcosb,y=rsin 0 で定義される極座標r, 0 で表わす. dx dr do (a) および dy dt ,,0, および を使って表わせ. dt dt dt 15 10 do (b) 質量をmとして角運動量の大きさを,r, 0, および を使って表わせ. dt dt (c) この式は,位置ベクトルが動いて描く扇型の面積に関係していることを説明せよ. EXIO 40 地 dr

この問題の解き方から答えまでわからないにで教えてもらえるとありがたいです、、、！😭

基礎問 12. 糸につながれた物体の運動 次の問いに答えよ。 ただし, 重力加速度をg [m/s2] とする。 (1) 図1のように, 水平でなめ らかな床の上に質量m[kg] の質点Aを置く。 質点につけた糸a を水平に 図 2 A 引っ張ったところ, Aは加速度 α[m/s'] を得た。 糸aの 図3 張力を求めよ。 (2) 図2のように, 水平でなめらかな床の上に質量がそれぞれ 〔kg〕, M 〔kg〕 の質点AとBを置く。 AとBを水平に張った糸a で 結び、さらにBにつけた糸bを水平に引っ張ったところ, Aおよ びBはともに β[m/s2〕の加速度で運動した。 糸a, bのそれぞれ の張力を求めよ。 (3) 図2の2個の質点を、図3のように、糸bの端をもって鉛直に つり下げ, 静止させたときの糸a, b のそれぞれの張力を求めよ。 (4) 次に、図3の糸の上端を手にもって鉛直上向きに引き上げたと ころ, AおよびBは上向きに加速度v[m/s']で運動した。 糸a, b それぞれの張力を求めよ。 A A a a 図 1 B B bC C b IB

全く分かりません😭 教えて欲しいです

25 35 30 類題 7 重さ(重力の大きさ) 20Nの小球に軽い糸1, 糸2をつけ, 図のように天井からつるして小 球を静止させた。 糸1, 糸2が小球を引く力 の大きさ T1 [N], T2 [N] をそれぞれ求めよ。 ヒント 垂直な2方向について力のつりあいを考える。 60° 糸1 130 ink ‒‒‒‒‒‒ 30° 糸2 YZON..... 1 ここでは,大きさが無視できる小さな物体(質点) を考える。 大きさが無視できない場合 は、物体の回転についても考える必要がある (→p.250発展)。 03 れい。 2 0 は大きさが0で向きのないベクトルで零ベクトルという。 63

(4)って、水平方向に力が働いていないから台の速度は等速だと思ったのですが、この考え方はどこが間違っていますか？質点にかかる垂直抗力の反作用がかかるからですか？

|||||||||||||||||| なめらかに動く台上の物体 当旭川/例題1-28 C 図のように、水平な床の上になめらかな円弧状の斜面をもった質量 M の台が置かれている。この台のAB間は水平で, BC 間は半径Rの円弧 になっていて,円弧の中心OはB点の真 上にある。いま、質量mの質点を台の上 のA点からB点に向かって初速度vで水 平に投げだすとして,次の2つの場合を考 える。 ただし,重力加速度の大きさをg とし,また, 空気の抵抗は無視できるもの とする。 まず、斜面をもった台が床に固定してある場合, 質点が高さHのD点 までちょうど上がるためには,かは でなければならない。 次に,斜面をもった台が床の上をなめらかに動けるようにした場合には, 質点はE点までしか上がらない。 E点に到達した瞬間に、質点の床に対 する速さはこの②倍であり, E点の高さはHの(3) 倍である。 質点がおりてきて再びB点を通過するときの, 質点の床に対する速さは ひ の (①) 20 倍である。 |||||||||||| AQ B R. D E C H 出 J. (大阪府立大)

物理の重心の公式でなぜこの公式になるのかわかりません。

はたらいて 成されている。 になりますね のと考えた C2, y/2),... 重心の座標 XG= YG = 私たちは 物体を構成する 質点です my+my2+msy3+ m₁ +m₂+m₂+... 重心を m1x+m2302+mgx3+..... m₁+m₂+m₂+...... オレたちが 考えると ...... 重力 重心だ 重オは はた 重心 わかりやすい形の物体重心はその中心・ C 重力 (わかりやす

(1)、(3)、(4)の解説をお願いします

問3 水平面との角度をなす滑らかな斜面がある。 ばね定数kの軽いバネの一端を斜面か ら出た小突起に固定し, (高さが低くなる) 他端に質量mの質点をつないで,質点を斜面に 沿って運動させる。 質点及びバネは斜面上にあり,斜面と水平面の交線に垂直な直線上を動 くとする。その直線を軸(正の向きは高さが低くなる向き)に取り, 質点の座標をxとし, ばねの自然長の位置をx=0とする。 重力加速度の大きさを」 とする。 (1) つり合いの位置をdとする時, dを求めよ。 (2) 図を描き, 質点に働く力を全て図に書き込み, 運動方程式を書き下せ。 (3) 時刻 t=0 でx=d+A (A>0) となるように質点を引き下げて静かに手を離した場合の (t) を求めよ。 (4) 力学的エネルギーに関して,この問題に即して詳しく述べよ。 覚えている答を単に書く 形ではなく、導く形で。)

全くわかりません。 有識者さんどなたかよろしくお願いします…

[V) PATEICOLE I ZE ST 点にした仕事を求めよ. 【問2】図のように, 一部を切り取った半径 R の円環の左端に,鉛直上方から質量mの おもり落とし, 円環に沿って滑らせる. 最下点をおもりが通過したときの時刻を t = 0, 速さがuであったとして, 以下の問に答えよ.ただし、 重力加速度の大きさをg, 円 環とおもりの間には摩擦は無いものとする.また, 円環の中心を原点とし, 鉛直下向き を軸,水平右向きを軸にとることにし.また,回転角0 は,軸から反時計回り を正の方向として測ることにする. L (i) 時刻におけるおもりの回転角が9(t) であったとして,円環上におけるこのおも りの運動方程式を,円の接線方向と法線方向に分けて書き下せ. (円運動の加速 度については、最後のメモを参照。 作用する力を接線方向と法線方向に分解して それぞれについて運動方程式を立てよ) ( ) 接線方向の運動方程式の両辺に(t) をかけてから、tについての積分を実行*1することで, é(t) と(t) の関係式を導け. この際、積分定数は初期条件を満たす様に定める必要があることに注意せよ。 (iii) 力学的エネルギー保存則の成立条件を述べたうえで、この問いについては力学的エネルギー保存則が成立することを 示せ 円環の断面図 1 VO + C N (iv) 最下点を位置エネルギーの基準点として, 力学的エネルギー保存則の式を書き下し, それが (ii) で求めたものと一致す ることを示せ. 検索 (v) おもりが角8(t) の位置にあるとき, おもりが円環面より受ける垂直抗力 N を 8(t) を用いて表せ.((ii) の関係式と運動 方程式の法線成分を用いて0(t) は使わないようにせよ) (vi) No=2√gRのとき, おもりはどの高さまで上がることができるか.最下点からの高さで答えよ. @ mg (vii) 「最上点まで, 円環に沿って上がるための の下限を求めよ。」 という問に対して,ある学生が 「最上点においての速 度』がゼロを超えればよい.最下点と最上点で力学的エネルギー保存則を立てて 1/12mg = 1/12m² +2mgR>2mgR. これより となる」 のように答えたが,すでに (vi) で見たようにこれは誤りである。 この学生の解答のどこ 2vgR FUJITSU に誤りがあるのかを述べたうえで, 正しい解答を与えよ. メモ: 円運動の加速度 半径Rの円運動をする質点の位置をr= R (cos0i + sin j) のように表すとき (0は時刻のときの中心角), 加速度は a = RÖ (-sini + cos 0j) - RO² (cos 0i+ sin(j) と表される.なお, sin Oi + cos dj は円の接線方向の単位ベクトルで, cos di + sin Oj は円の法線方向の単位ベクトル である. -