θが最大の時に糸を切ったとしたら、おもりはどの方向に自由落下するんですか？

出題パターン 単振り子の周期公式 長さの軽い糸の一端に質量mのおもりを つけ、他端を天井に取りつける。 糸が鉛直になるおもりの位置を原点として、 おもりの通る円弧に沿って軸を定める。 おも りを原点から微小変位させて静かに放したと ころおもりは単振動した。 この単振動の周期 Tを求めよ。 微小角 0 に対する近似 sin99 を用いてもよい。 重力加速度の大きさを”とする。 解答のポイント! まつく m 円弧に沿った方向の加速度をαとして、 座標 xにおける運動方程式を立てる。 与えられた近似と弧長公式 (弧長) (半径)x (中心角)を用いると, (ma=-kx/ の形にもっていける。 解法 この形をつくる!! 円弧状のx軸が与えられている。 単振動の解法3ステップで解く。 STEP1 STEP2 振動中心はつりあいの位置 x = 0 の点。 折り返し点は放した点。 STEP3 図9-20のように, 座標 xでの糸 の傾きを 0 とすると, 弧長公式により, (弧長x) = (半径1) × ( 中心角0 ) 張力S ① +x向きの加速度をαとして, 運動方程式は, ma=mg sin O 0 弧長 mg (近似より) = - mg ○(①) mg xx よって運動方程式の形より, Im 周期T=2 =2 mg g mg 図9-20 し x=lo (この周期は」とのみで決まりや振れ幅にはよらない。) STAGE 09 単振動 1

オレンジの線のところがなんでそうなるのかが分かりません。

㊙ 33. 円錐振り子 5分 図のように,長さLの質量が 無視できる棒の一端に質量mの小球をつけ, 固定さ れた点0に棒の他端を取りつけた。 棒と鉛直方向の なす角度は0(0>0) であった。 棒は点0を支点とし て自由に運動することができ, 小球と床の間の摩擦は 大 無視できるものとする。 小球に初速度を与えると, 床に接した状態で角速度 床 @ 0(支点) 0 OF T ま TN om 小球 Img ③の等速円運動をした。小球にはたらく棒からの力の大きさをT,床からの垂直抗力の大きさを N, 重 力加速度の大きさをg とすると, 小球にはたらく水平方向の力については, Tsin0=mw2Lsin O > I 工 が成りたつ。 また, 小球にはたらく鉛直方向の力については, Tcos0+N=mg 0 が成りたつ。 小球に大きな初速度を与えると,小球は床から離れる。小球が床から離れずに等速円運動するの 最大値 ω を表す式として正しいものを,次の①~⑦ のうちから1つ選べ。 45 ① g g ③ g gcoso +9 ④ Lcos o Lsin V Ltan L (5) g sin ⑥ gtan O ⑦ g L L √ L 人 2021 追試〕

Aの(3)が分かりません💦 答えはK分の2mgsinθです。 もうすぐテストなので早めだと嬉しいです✨🙇

リード D 第5章■仕事と力学的エネルギー 44 57 116 斜面上のばね振り子の運動 上端を固定したばねで物 体が斜面に接してつり下げられている。 物体の質量をm,斜面の 傾角を0, ばね定数をk,重力加速度の大きさをgとする。 [A] 斜面がなめらかな場合について,次の(1)~(3)に答えよ。 (1) 物体が静止しているときのばねの伸び x を求めよ。 (2) ばねが自然の長さの状態で物体をはなした場合, ばねの伸 びが(1)の x1 になるときの物体の速さを求めよ。 (3) 前問(2)の場合, 物体が最下点に到達したときのばねの伸び x2 を求めよ。 mmmm+ [B] 次に, 物体と斜面の間に摩擦がある場合について,次の(4)~ (5) に答えよ。 ただし, 静止摩擦係数をμ, 動摩擦係数をμ'μ'<μ<tan とする。 (4) ばねが自然の長さの状態で物体をはなした場合, 物体が最下点に到達したときの ばねの伸び x3 を求めよ。 (5) 物体が最下点に到達した後, 再び斜面を上昇するか, 静止するかは,静止摩擦係数 や動摩擦係数などの条件による。 物体が再び上昇する条件を0μμ' を用いて表 せ。 継

わかりません💦教えてください🙇

必解 45. 〈円錐振り子〉 図1のように,質量mのおもりを,長さの軽くて伸びな ひもの一端につけ、もう一端を,鉛直方向を向いている天 頂角20のなめらかな円錐面の頂点に固定した。 重力加速度 の大きさをgとし、次のア~カに当てはまる解答 を0,g,m, lrを使って表せ。 ただしオカの解 答ではは使ってはいけない。 図1のように、円錐面上でおもりに角速度で円運動をさ せた。ωを大きくしていって, w2=アになると,円錐 面からおもりが受ける抗力は0になる。 このとき, ひもの張 力はイになっている。 それ以上の角速度では,おもり は円錐面から離れた状態で円運動を行う。 図 1 m 次に,ひもの代わりに, 自然の長さが1でばね定数が mg m 図2 のばねを使って、 図2のように円錐面上でおもりに円運動を させた。そのときのばねの長さを とすると,角速度 ω は 2=ウで与えられる。 また, 円錐面からおもりが受け る抗力はエになっている。 角速度 ω を大きくしていくとばねの伸びは大きくなってい きばねの長さがオになったときに円錐面からおもりが受ける抗力は0になること がわかる。また,そのときの角速度は2カで与えられる。 それ以上の角速度で は、おもりは円錐面から離れた状態で円運動を行うことになる。 〔上智大]

最後の問題でどうして張力が最もおおきくなるのがＢってわかるんですか？

2 cos 8-1 これよりcos-1212 すなわち、0- 62 5 (1)/2gR[m/s] (2) 3mg [N] (3) mo(1+2R) (N) (4) r R (5) 6mg [N] (2)と(3)は、おもりの速さは等しく,円運動の半径が異なる。 (4)は最高で、おもりの速さが0より大きく、かつ糸の張力が0以 上であればよい。 (5)はA~B~C間の運動で最も張力が大きい瞬間を考 える。 解説 (1) 求める速さを [m/s] とする。 AB間で力学的エネルギー 保存の法則より。 糸 62 (1) 最下点Bを薫 による位置エネルギーの 準面と考える。 (5) mgR==mv2 これより、B=√2gR [m/s] (vg<0 は不適) F=m =2mg (2) 点Bを通過する直前のおもりにはたらく遠心力 F[N] は, DB2 (2)3) センサー12 センサー 14 R- R 遠心力を考えて,鉛直方向の力のつり合いより求める張力 の大きさを T[N] とすると, TB T-mg-F=0 Fを代入して, T= mg +2mg=3mg[N] (3) 点B を通過した直後のおもりにはたらく遠心力F' 〔N〕は, UB F'=m- -= 2mg r R r 求める張力の大きさを T' [N] とすると, (2) と同様に考えて T' -mg-F' =0 F' を代入して, T=mg+2mg/L=mg (1+2R) [N] mg/(1+ VB mg (4)点Cでのおもりの速さをvc[m/s] とする。 AC間で力学的 (4) Bを重力による位置エ エネルギー保存の法則より、 ネルギーの基準面と考える。 mgR=m mvc+mgx2r これより, vc = √2g (R-2r) (vc<0 は不適) vc>0より,2g(R-2r)>0 これより< ...... ① 2 点Cでおもりにはたらく遠心力 F”〔N〕は, F = m² = 2mg (-2) R r 遠心力を考えて,鉛直方向の力のつり合いより、点Cでの 糸の張力の大きさを T” 〔N〕 とすると, T" + mg-F" = 0 第Ⅰ部 様々な運動 F" T mg P D

カのところで、1つ上の方程式からどうしてTが出てくるのか教えて欲しいです。

novac US$ DEATH A0 (m) x 16 SAJ (4) 単振り子 軽い糸に小球をつるし、鉛直面内で振動間の30 させたもの。 振れ角0 [rad]が小さいとき、小球は 10 *[単振動]をするとみなせる。そ①001.0m 最com\n 復元力は { mF = _mgsin0 = _ mg, #UTCÈT£EÑ©‚* x 1 より, 運動方程式は mg 1 ゆえに周期T [s] は ma= x T="[ ₂+²√3 2匹 自然 .1** (m) 。* UOHOO (B) S 多 x FA mg 10 (2) Tot 6 .16** [2\m) s

大至急！！！(2)の周期Tの求め方が分かりません。

fr 3 ばね定数k [N/m〕 の軽いばねの一端に, 質量 m[kg] の小球をつけたばね振り子を鉛直につるした。 重力加速度の大 きさをg [m/s2] とする。 (1) 小球がつりあいの位置で静止しているときのばねの伸び x [m] を求めよ。 mg=fexte fers Ixo W g (2) ばねの伸びを3% [m] にし, 手を静かにはなしたところ､小球は単振動を始めた。 このとき, 単振動の振幅 A {m}, 周期T [s], 速さの最大値〃 [m/s] を, k, m, gで表せ。 円周率をπとする｡ 766773x0 IXOT I 3% mg 振幅 T=27 20= つり合いが どれだけのびて 201 mg k A = 3x0 = x₁ = 20 = 27/7/2² (m) mg m (my (S) 29 V= AWAT max 22 k²xm 26 20²1-29 k m k (m/s) イ

この問題の(2)の解き方が分かりません、、、

長さlの糸に質量mのおもりをつけた振り子がある。 59. 力学的エネルギーの保存 糸が鉛直方向と 30° をなす位置からおもりを静かにはなした。重力加速度の大きさをgとする。 (1) はじめの位置において, おもりがもつ重力による位置エネルギーUを求めよ。ただし,お もりの最下点を位置エネルギーの基準とする。 (2) おもりが最下点を通過するときの速さを求めよ。 2 = l = √√3 = x V = mghry ~ =mge((-2²) (² 719 2x = √31 X = √Bl l. l. 1 (( - ) 3 JAN 3154 Me R$ 0049 し 30%3 l-12l o mal 12 (1) mg/(1-1/2) 2) [2g|(1-4/²) 例題25 に達してから 0.7 大きさを9.8m/s (1) 物体がAから (2) 物体と水平 62.7

②の答えに納得いきません🥹 とある参考書には高さは同じと書いてあったのに、なぜ高くなるんですか？

5 次の1~3の各問いに答えなさい。 図1のように、糸がたるまないように振り子のおもりをAの位置まで持ち上げて静かに 離すと、おもりは最下点のBの位置を通過し、 Aと同じ高さのEの位置まで達した｡ 下の 1 (2)の問いに答えなさい。 ただし、糸は伸び縮みせず、 摩擦や空気の抵抗は考えないも のとする。 1 ア イ I 図 1 B 運動エネルギーおよび位置エネルギーが最大となる位置を、図1のB~Eの中からそ れぞれ1つずつ選び、記号を書きなさい。 (2)図2のように、最下点のBの位置から真上にあるPの位置にくいをさした。おもりの 質量を小さなものに変え、糸がたるまないように振り子のおもりを図1と同じAの位置、 まで持ち上げて静かに離すと、おもりはBの位置を通過し、その後ある位置まで達した。 下の文の( ① ) ( ② ) にあてはまる語句の組み合わせとして最も適当なものを、 ア〜ケの中から1つ選び、記号を書きなさい。 図2 オ おもり カ キ ク 糸 図1と図2を比較すると、Bの位置における運動エネルギーの大きさは ( ① )。 また、図2のおもりがBの位置を通過した後に達する位置の高さは、 Aの位置の高 さと比較すると ( ② ) Pくい B C 図2の方が大きい 図2の方が大きい。 図2の方が大きい 変わらない 変わらない 変わらない 図2の方が小さい 図2の方が小さい 図2の方が小さい 低くなる 等しくなる 高くなる 低くなる 等しくなる 高くなる 低くなる 等しくなる 高くなる 2

(2)の(ウ)では、なぜAの質量や弾性力は考えないのですか？

チェック問題 2 鉛直ばね振り子 ばね定数k,自然長の軽いばねの両端 にともに質量mの小球 A, B がつけられ ており、Bは天井からつるした軽い糸の先 についている。 x軸は, Bの位置を原点に して,鉛直下向き正にとる。 (1) Aをつり合いの位置で静止させたとき, 糸の張力Tを求めよ。 ( A の座標を求めよ。 (2) (1) の状態からばねの自然長の位置ま 0 X軸 ばねの伸びを求めよ。 (4) 運動中に糸が切れるかどうか判定せよ。 やや 12分 B lllllllll AS m SERE k で, A を持ち上げ, 静かに放した。 ( A を持ち上げた外力のした仕事Wを求めよ。 MX A が (1)のつり合いの位置を通過するときの速さを求めよ。 (ウ) 糸は張力が2.5mgになると切れる。 糸が切れる直前の SIXT@bcc