黄色線なのですが、ここでの保存則とは運動量保存則ですか？またQ上の人とは相対速度を考えるときに意識するだけで他にもQについて考えなければならないこととかあるのですか?黄色線の文全体の解説をいただけると嬉しいです。衝突後の速度差=-e*(衝突前の速度差)、これは運動量保存則で... 続きを読む

(1)e=0 (2)e= e=1/2 79 なめらかな床上に, 質量Mの板が, ばね定数k 一のばねで結ばれて置かれている。質量m ( <M/2) の物体が速さで板に当たるとき, ばねの縮みの 最大値はいくらか。衝突は瞬間的とする。 64 力学 ヨット 等質量の弾性衝突では,速度が入れ替わる。 78の答えが出たら,M=mとしてみると分 かる。たとえば,Qがはじめ静止していると, 衝突してきたPが止まり, Q が で動き出 すことになる。 ↓ 伴うことが運動量保存則、御父 ← 非弾性力学的エネルギー弾性復、分裂(大事なし 分裂(あり) 解 (1) P がばねを押し縮めると同時に,Qは ばねに押されて動き出す。 ばねが最も縮 VI 運動量 65 (止まった) んだときとは, Q から見て接近してくる Pが一瞬静止したときでもある。 相対速度 0 つまり、相対速度が0となるときだ。 し たがって,このときQの速度もである。 Qから見た Pの運動 P.Qの速度は同じ M. m Vo Imam 運動量保存則より mv=mv+Mv m v= m+Mvo の場合について求めよ。 トク 2物体が動いているとき, "最もは相対速度に着目 保存則の威力 しかし、保存則は運動方程式を超えた力を秘めている。 たとえば, 滑らかな 力学的エネルギー保存則, 運動量保存則とも運動方程式に立脚している。 (2) 力学的エネルギー保存則より りっきゃく 11/11/12m+1/+12 -kl² 2 一体となっては、e=1. . l=vok(m+M) mM 曲面をすべり降りたときの物体の速さや, 衝突の問題では運動方程式を用い ても事実上解けない。ただ,保存則には適用条件があることは常に意識して おかねばならない。 摩擦抵抗なし(保存力以外の力の仕事= 0) 力学的エネルギー保存則 衝突・分裂(物体系について外力=0) 運動量保存則 力学的エネルギー保存則は仕事を, 運動量保存則は力を条件にしていると いう違いがある。 両者はまったく独立な法則であるが, 両立することもあり、 連立的に解くタイプは概して難問となる。 が, パターンを心得ていれば, 取 扱いはむしろ一本調子だ。 猛犬を手なずけて忠犬としてしまおう。 EX 滑らかな水平面上に質量Mの球Qがばね定 P 数k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。 Vo m k Q mmmM (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。 (3)やがてPはばねから離れた。 Pの速度を求めよ。 ちょっと一言 ここでQ上の人に保存則まで用いさせてはいけない。 保存則や 運動方程式は静止系 (あるいは慣性系)で用いるべきもの。 ただし,次章で扱う慣性力の効果まで考慮すれば, 加速度系で用 いることもできる。 (3) Qの速度をひとすると 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 1/12mo=1/2mu2+1/2MU2 "= Uを消去して整理すると ......② (m+M)u2-2mvou+(m-M)vo2 = 0 2次方程式の解の公式より m±M u= Vo .. u=. m-M m+M m+M 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 いているはず) High (3) は P, Qがばねを介して緩やかな衝突をした後と見てもよい。 エネル ギーを失わない弾性衝突だから, e=1の式 u-U(vo-0) を②の 代わりに用いるとずっと速く解ける。

有効数字についてです。 この式だと、4.9と有効数字2桁を含む掛け算なので、回答は有効数字2桁の0.12になるのではないですか？

(3) ばねの長さを1[m] とすると, ばねの弾性力は, (4.9×102)×(-0.100) 〔N〕 と表される。机から はなれるとき,垂直抗力が0となり,物体は重力, 弾性力のみを受ける。 力のつりあいの式は, (4.9×102)×(Z-0.100)-9.8=0 l=0.120m

バネの問題で問5がわからないです。-0.028から振動中心で動いて0.04まで到達し、静止摩擦力が大きいのでそこで止まると考えてしまいました。教えて頂きたいです。よろしくお願いいたします。

28 問題 2024年度 一般入試 物理 東邦大阪 S 知られ 大平な合の上に定 2 次の文章を読み、 各問に答えよ。 等しいばねをつけ、各ばねの他端はそれぞれ左右の壁に固定した。 2つのばねは、いずれもばね定数は 図のように、水平な床の上に質量 0.40kg の小さな物体A をおき, その左右それぞれに自然の長さの 4.9N/m であり、 質量は無視できる。 Aと床の間には摩擦があり、静止摩擦係数を0.10. 動摩擦係数を 0.030 とする。 重力加速度の大きさを 9.8m/s2とする。 はじめ、2つのばねは,いずれも自然の長さになっている。このときのAの位置を原点として に平行に軸をとる。 図中, 右向きをx軸の正の向きとする。 なお, ばねと床の間に摩擦はない。ばね とAは、つねに水平な同じ直線上にあるものとする。 次に, A をx=0.10mの位置に移動して静止させ,そこから静かに放したところ, Aは振動をはじ めたが、振動は減衰し, やがてAは静止した。 A 0000000 0000000 問1 Aがx軸の負の向きに動いているとき,振動の中心とみなせる点のx座標はいくらか。 a. -0.040m e 0.012 m b. -0.024m f.0.024m c. -0.012m g. 0.040m d. 0.0 m 問2 Aが到達できる最も左の点のx座標はいくらか。 a. - 0.12m b. -0.10m c. -0.092m d. -0.088m e-0.076m f. -0.040m であり、 するピストンはで 可能であり、AとBのそれ Ltml 気体定数を できるものとする。 シリンダー 問3 Aが動き出してから, 到達できる最も左の点に至るまでにかかる時間として、値の最も近いも のはどれか。 a.0.10s e. 1.9s b.0.30s c. 0.60s f. 3.0 s g. 6.0s d. 1.3s トンはシリンダー内の中央から AとBはともに絶対温度 問4 Aが動き出した後,運動の向きをx軸の正の向きから負の向きへ反転するときに到達できる最 も右の点のx座標はいくらか。 b. 0.052m e.0.088m 問5 振動が減衰し,最終的にAが静止する点のx座標はいくらか。 a. -0.076m e.0.028m b. - 0.040 m c. -0.028m f.0.040m g. 0.076 m c.0.064m d. 0.0 m との温度をともにし リンダー内の中央で静止させ ストン

質問です ここでは物体がぶつかっているけど力学的エネルギー保存則が使えるってありますが，摩擦がなかったら使えるんですか？ 撃力みたいなんは発生しないんですか？

46 学 15 保存則 ばね定数kの軽いばねの一端を質量 Mの円筒容器の底 に固定する。質量m の物体Pと容器の間に摩擦はなく, 容器の厚みは無視できるものとする。 重力加速度の大き さをする (1) 図1のように、容器を鉛直にして台上におき, Pを ばねの上端に静かにのせ, P を支えてゆっくり下げて いくとき ばねは最大いくら縮むか。 00000000000 図1 (2) 図1のような状態で,はじめPをばねの上端に静かにのせ、急に Pを放したとき ばねは最大いくら縮むか。 kb 図2 m ベクトル k Vo Mllllllllll m 図3 (3) 図2のように, 容器を滑らかな水平面上におき, 容器を押さえて Pをばねに押しつけてαだけ縮め、 全体が静止している状態で,容 P を同時に放す。 ばねから離れた後のPの速さを求めよ。トルに (4) 図3のように、滑らかな水平面上に静止している容器のばねに Pを水平方向に速さであてたとき, (ア) ばねは最大いくら縮むか。 (イ) やがてP はばねから離れる。 その後のPの速さを求めよ。 (弘前大) Level (1) ★★(2) (3) ★ (4) (7) ★ (1) ★ Point & Hint ばねの力, 弾性力は kx で,その位置

ここの1番の問題なのですが、N＝の方のmgcosθになるのが分かりません。よろしければ解説お願いします。

基本例題 12 斜面上のつりあい 傾きの角0のなめらかな斜面の下端にばね定数の 軽いばねの一端をつけ, 他端に質量mのおもりをつけ て斜面上で静止させた。 重力加速度の大きさをg とす る。 54,55 解説動画 m (1) おもりが受ける弾性力の大きさ F, 垂直抗力の大きさNを求めよ。 (2) ばねの自然の長さからの縮みx を求めよ。 指針 重力を斜面に平行な成分, 垂直な成分に分解し, それぞれの方向のつりあいの式を立てる。 解答 (1) おもりにはたらく力は, 重力 mg, 垂直抗力 N, 弾性力Fで ある。 重力を図のように分解 して,斜面に平行な成分のつ りあいより F=mgsin0 (2)F=kx より F_mgsino x= k k 斜面に垂直な成分 のつりあいより N=mg coso 垂直抗力 N 弾性力 F mg sin mmm k mg mg cos o

(2)の解説の赤線部分がわかりません。1/2kd2乗になる理由を教えてください。

例題 6 重力と弾性力が関係する運動 (鉛直ばね振り子) じょうたん ばね定数の軽いばねの上端を固定し、下端に質量mの小球を取り 付け、自然長の位置 0で静かにはなす。 重力加速度の大きさをと する。 (1) 小球にはたらく力がつり合う位置をAとする。 Aでのばねの伸 びdを求めよ。 (2)小球が位置 Aを通過するときの速さ”を求めよ。 m (3) 自然長からのばねの伸びの最大値xを求めよ。 【解説】･･ (1) 位置 A で小球にはたらく重力mgと弾性力kdがつり合うので, kd = mg よって, d= mg k m 1k A (2) 位置 O または位置 A を位置エネルギーの基準としたとき,位置Aと位置 0の力学的 エネルギーはそれぞれ下図のようになる。 位置 Aと位置 0での力学的エネルギーは保存 されるので, 〈位置 0 を基準〉 〈位置 A を基準〉 0+0+0=1/1 -mv² +(-mgd) + kd² 0+ mgd +0 = 1½ mv²+0+1+kd² 2 位置 0 Ko=0 Uo = 0+0 位置 A 11/mv² KA=1/2 Us = -mgd+1/23kd2 m l l l l l l l l l l l l l l 位置 0 k k V Ko=0 Uo = mgd+0 l l l l l l l l l l l l l l l m -基準 位置 A KA = 1 ½ mv² m ・A UA=0+ kd² どちらの場合も”について解き,(1)の結果を代入すると, v = 2gd- kd² = m -d2 g k m k 基準 V

146の（1）（2）（3）の問題が分かりません。 答えは、（1）20J （2）9.8J （3） 9.8J

知識 146.重力による位置エネルギー 質量 1.0kgのおもりAと質量 0.50kgのおもりBを糸でつないで 滑車にかけ、Aが地上2.0m の高さにくるようにして、静かにはなす。すると,Aは地面まで落下し,B は2.0m上昇した。 次の各問に答えよ。 (1)Aが失った重力による位置エネルギーは何Jか。 1 A (2)Bが得た重力による位置エネルギーは何Jか。 2.0m 2.0m² L B 答 (3) 重力がA,Bにした仕事の合計は何か。 □知識 47. 弾性力による位置エネルギー」 ばね定数 80N/m のばれの 答 になって

84番を教えて欲しいです✨ お願いします🙇‍♀️

形状問題 A cos B= cos 用いて、辺の長 径を尺とすると b 2R 知識 162 弾性力による位置エネルギー 自然の長さ60cm, ばね定数 4.0N/m のばねの全長を 80cmに伸ばしたときと, 90cm に伸ばしたときでは、弾性力による位置エネルギーの差は いくらになるか。 センサー28 ○運動エネルギーと仕事 なめらかな水平面上を左向きに速さ3.0m/sで動いていた質 40kgの台車に左向きの力を加えたところ,速さは5.0m/s になった。この力が台車に した仕事は何か。 A4 COS A a c²+ て, 2R z=b =bの二等辺三 運動エネルギーと仕事 傾きの角30°のなめらかな斜面上 を、質量 2.0kgの物体が斜面に沿って上昇している。物体が速 1.0m/s さ1.0m/sで斜面上の点Aを通過した直後,斜面に沿って大き さ15 Nの一定の力 F を加えながら斜面上方の点Bまで動かし た。重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 5.0m B A 30° (1) 物体が点Aから点Bまで上昇する間に, 力Fが物体にした仕事 W, はいくらか。 (2)この間に, 重力が物体にした仕事 W2 はいくらか。 等式が成り立 (3)この間に,垂直抗力が物体にした仕事 W3 はいくらか。 (4) 物体が点Bに達したときの速さはいくらか。 センサー 24,25,27 エネルギー ccos C r)sin' A=bsi を示せ。 ような三角形 グラブ 95 自由落下とエネルギー 小球をある高さから静か に落とした。このとき、次の小球のエネルギーと落とし てからの時間との関係を示すグラフはそれぞれどれか。 ただし, 小球を落とした高さを位置エネルギーの基準と し、地面に落下するまでの時間を考えるものとする。 (1) 運動エネルギー (2) 重力による位置エネルギー センサー 26 (1)

ばねの伸びが自然長より縮む時はーxにならないのはそういうものですか？

ngh<0 ノギーの正負 こかを示 値は,物 るとき を次 れ求 1匹 弾性力 kx 1/2kxの 自然の長さ x ... . . . . . . . . . . . 弾性力の大きさ kx A エネルギーを 蓄えていたと 考える 1/2kxの 仕事をする 能力をもつ 図86 弾性力による位置エネルギー 伸びたばねが自然の長さにもどるとき. 弾性力は物体に仕事をする。 伸びx[m] を短い区間に等分し、各区間は弾性力が 一定であるとみなす。 各区間の仕事は長 方形の面積で表されるので、 弾性力がす る仕事 W[J] はこれらの面積の合計とな る。区間の分け方をきわめて細かくすれ ば、最終的には△ OAB の面積と等しく なる。 よって W=1/2xxxx=1/2x 第1編 運動とエネルギー kx 弾性力がする 仕事は kx B x 伸び となる。 したがって, 最初の位置にある 物体は、この仕事の分だけ位置エネル ギーを蓄えていた, と考えることができる。 K 15 5 このように、縮んだばね (または伸びたばね) にとりつけられた物体はエ ネルギー, すなわち仕事をする能力をもっている。 このエネルギーを 弾性力による位置エネルギーという。 elastic potential energy 図86のように, 物体がばね定数k [N/m] のばねにつけられ ばねの 伸び(または縮み)が x[m]のとき,物体がもつ弾性力による位置エネル ギーU[J] は,次のように表される。 弾性力による位置エネルギー =/1/1/kx キョリに比例して 電力も大きくなる。 自然長 U= kx2 2 (72) 自然の長さ x U[J] 弾性力による位置エネルギー 10 k [N/m] ばね定数 ばね定数 - r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r x[m〕 ばねの伸び(または縮み) 003

(2)の途中計算がわかりません

例題 8 ばねによる 質量mの物体Pに, ばね定数kの軽いばねを 取り付け, 滑らかで水平な床に置く。 そして, 質量Mの物体 Q をばねに押し付け, ばねを自 然長よりLだけ縮めた状態にしてPとQを 同時に静かにはなす。 やがて Q がばねから離 れたときのPの速さをv, Qの速さをVとする。 だらい (2)M, k, L を用いて表せ。 (1)Vをm, M, c を用いて表せ。 【解説】・・ P k 00000000 M m ること (1) ばねの弾性力によりPは左へ, Qは右へ動く。 ここでP と Q とばねの全体を物体系と 考える。すると、ばねの弾性力は内力となり, 運動量保存則が成り立つので,右向きを正 として, 0 =-mv+MV m となる。よって,V=Mu 00 でも内力であ ポイント ばねの質量は無視できるので, ばねを物体系に含めてもその運動量はばねの速度によ らず 0 であり、実質的にはP と Q の運動量を考えればよい。 (2) 摩擦がないので, 物体系について力学的エネルギー保存の法則 (力学的エネルギー保存 則)が適用できる。 初めのばねの弾性エネルギーがP と Q の運動エネルギーに変換さ ていることより, 1kL² = 1/1mv² + 1 MV² (1)の結果を代入して”を求めると, v=L kM 'Nm(m + M) .0 例題8と同じP とばねとQ を用いる。 初め P は静止し, ばねは自然長である。 Q に左向きに 速さ vo を与えると, Q がばねを押し縮めると 同時にPも動きだす。 ばねが最も縮んだとき について、以下の問いに答えよ。 静止 P m 00000000 Vo (1) Pに対するの相対速度はいくらか