物理のバネの問題です。ベクトルとか行列とか出てきて訳がわからなくなりました。計算過程わかる方教えて欲しいです。

3つの質点1,2,3がバネに繋がれた系を考える(図1). 質点の質量はすべてm, バネ のバネ定数は全てkとし、 図1の状態でバネは全て自然長であるとする. 質点と床の間の摩擦 は無視できるほど小さいとする. 紙面右向きを正とする軸をとり、各質点の軸正方向の変 位をぞれぞれ1, U2, ug とする. 以下の問いに答えよ. 1.図2のように質点が変位を持つ状態を考える.なお, 図2ではugu2 > >0として いる.図2と同様の図を描き, 各質点にはたらく方向の力の向きを描き入れよ. また, 各力の大きさを書き入れよ. 2. 各質点の変位 1, U2, ug が従う運動方程式を書け. 3. 前問で導いた3つの運動方程式を, ベクトルと行列を用いて表せ. 4. 前問で導いた方程式を解け. なお計算に必要な行列の固有値と固有ベクトルを次ページに 示すので必要に応じて使って良い. また, 答えに二重根号 (ルートの中にルート) を含め ても構わない. 未定定数と質点の初期位置, 初期速度の対応は示さなくて良い. 質点1 質点2 質点3 図1 図2 →U2 www

ヒント下さい 床面上の円運動の問題で、吊るされた高さh,バネ定数がK、自然長l0、小球の質量m,重量加速度g、角速度ωが与えられていて、回転半径、回転軸の角、バネの伸びが与えられてなく加速度を求めるのですが上手く出来ないです

10000000000000000 h P

よく分からないので教えて欲しいです🙇‍♀️

6:57 2024Moodle F細 第1問 滑らかな水平面上に置かれた物体を水平面と 30°をなす 50N の力で 10.0m 移動させる.このと き力がした仕事を求めよ. 第2問 質量 5.0kgの物体を10m持ち上げた. こ のとき,重力がした仕事を求めよ.重力加速度は g=9.8m/s2 とする。 第3問 摩擦のある水平面上に質量 2.0kg の物体を 置き,水平方向に運動するばねにつながれている. ばね定数は 2.0 × 103N/m であり,物体をばねの 自然長から10cm伸ばして手を離した. 物体と床と の摩擦係数は 0.40 とする. (1) 自然長に戻るまでに, ばねがした仕事を求め よ (2) この間に摩擦力がした仕事を求めよ. (3) 正味の仕事を求めよ. 第4問 質量 1.00kgの物体が高さ100mの地点を 速さ 100 m/s で落下している.重力加速度は g = 9.81 m/s2 とする。 (1) 運動エネルギーを求めよ. (2) 重力ポテンシャルエネルギーを求めよ. (3) 力学的エネルギーを求めよ. (4) 高さが 50.0mになったときの速さを求め よ. Ak 北山 [ moodle2024.mc2.osakac.ac.jp

解き方教えてください 8 ①0.3②0.8③1.0

8 自然長が0.10mであり, 0.20Nの力で引くと 0.050m 伸びるばねがある。 このばねの一端をおも りに結び、おもりには長さ0.40mの糸も結んで図 のように糸とばねでおもりをつるす。このとき、 糸とばねの方向は直角であった。 支点 A, B間の 距離が0.50mとして次の問いに答えよ。 (1) ばねの長さはいくらか。 A 0.50 m B 0.40m C (2) ばねがおもりを引く力は何Nか。 (3) おもりにはたらく重力は何Nか

解説を教えて欲しい

は自 力加速度の大きさをgとする。 +x ⑥ 図のようにばね定数k, 自然長がるのばねを床に固定して鉛直方向に置き、その上に 質量mの物体Pと質量Mの物体Qを置く。 下の物体Qはばねにつながれている。重 To P m 0 000000 d 自然長 Mつり合いの位置 A --- スタート位置 (i) つり合いの位置でのばねの縮みdを求めよ。 つり合いの位置からさらにAだけ下げて t=0で静かに放した。 (五) 位置æを通過しているときの物体PとQの運動方程式をそれぞれ書け。 P, Qの加 速度をα, PQ間に働く力をNとせよ。 () 加速度αとPQ間に働く力Nを求めよ。 (iv) この運動(単振動) の角振動数を求めよ。 (v) PQの位置と時刻の式を書け。 (vi)PがQから離れないAの条件を求めよ。

(1)(2)の解き方の区別がわかりません。どうして(1)ではAのみに着目した力の式を立ててT=mgとすることができないのでしょうか？

+ 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。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 (ア)糸の張力Tを求めよ。 (イ)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 で,Aを持ち上げ、静かに放した。 (ア)Aを持ち上げた外力のした仕事Wを求めよ。 wwwwwww 12分 (イ) 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 ばねの伸びを求めよ。 (x)運動中に糸が切れるかどうか判定せよ。 解説 (1) (ア)糸の張力Tが問われているので. 力のつり合いの式を考える。 図aで2つの小球に 着目した力のつり合いの式より(ばねの弾性力どう しは相殺). Fmgでは?T=mg+mg=2mg……容 000000000 (イ) つり合いの位置でのばねの伸びをdとする。 図aで、Aのみに着目した力のつり合いの式より、 kd=mg よって, d= mg ・① k (自然長) 1- (?)ではよって求める座標ェ」は, 式を立てない なぜAのみの x₁ =1+d=1+ k mg 容 ここまで, まだエネルギーは使っていないよ。 H+d 96 物理基礎の力学 x軸 kd

力学（バネ）の分野で質問があります。11の答えは（ア）の同じなのですがなぜそうなるのかわからないです。元の位置に戻ろうとするから逆向きなのではないのですか？教えて頂きたいです。

【3】 以下の問題文を読んで [ した向きと11 (7) 同じ、(イ) 逆) 向きに大きさ [12 〔N〕の力がはたらく。このとき、ばねに蓄え られる弾性エネルギーは、13[J] となる。 いま, 物体に加えた力を取り除くと物体は振動し、物体の速 [d] その記号を記入しなさい。 ただし, ばねの質量は無視できるものとする。 [m] のばねの一端に質量m[kg] の物体をつけて 図3(a)に示すように、 自然長がる 〔m〕 でばね定数k (a) 滑らかな床の上に置く。 ばねの他端は壁に固定されて いる。 図3(b)に示すように、物体に力を加えてばねを (b) (0) [m] だけゆっくりと伸ばすと, ばねには伸ば 100000 □の中に適当な式を入れなさい。{}の中からは適当なものを選び m (a) t=to V₁ k ・ MO m m (b) t=h m (c)m M2 M21 m (c) (=h -- V M k さの最大値は 14 [m/s] となる。 次に, 図3(c)に示すように。 同じばねの両端に質量 m [kg] の物体をつけ, 両端の物体に力を加えてばね をwo(>0) [m] だけゆっくりと伸ばした。 その状態 で加えた力を取り 脇 ) 図3 makx. takat ma. M2 図4 h

バネの問題です。2️⃣の(３)の考え方を教えてください！

ときにつるしたおもりの重さは何g 2 自然長が10cm で, 10gのおもりをつるすと2cmのびるばねがあり ます。 このばねを何本か使って、 次の図1~図3のようにつなぎまし した。これについて, あとの問いに答えなさい。 ただし, ばねの重さは 考えないものとします。 ②・③ a 図3 図2 図1 000000 00000 [2000] _60g ? 100g 40g 40g □(1) 図1のばねにかかる力は何gですか。 100g (2) 図1のばねの長さは何cmですか。 (3) 図2のばねにかかる力は何gですか。 □(4) 図2のばねの長さは何cmですか。 - ZY ばねの長さに

（2）教えてください！ なぜ f>μn という条件が満たされれば良いということになるのですか？

7 図のように、 粗い板を角度0だけ傾けて斜面をつくり、 その 上端の支点に結んだ軽いばねの下端に、 質量 m の物体をと りつける。はじめ、物体を支点から見て、 斜面に沿ってまっ すぐ下方の点に置き、すべり出さないように止めておく。 このとき、 ばねは自然長に保たれ、 伸び縮みはないものとし て、以下の問に答えよ。 ただし、 板と物体との間の静止擦係 支点 自然長 mgsin m. 10. μmg1050 数をμ、動摩擦係数をμ'とし、 ばね定数を k、 重力加速度の大きさをgとする。 Ving (1) 物体を放したとき、 物体は斜面に沿ってすべり出した。 到達する最下点では、ばねはどれだけ伸びて いるか。 (2) 物体が最下点に到達した後に、引き返す方向に動き出すためには、 tan はどのような値よりも大きく なければならないか。

Point4の所で上の方で矢印が内側に向いているのに「伸び」と書いているのがしっくりこないのですがどう考えればいいのでしょうか？🧐

(2) 弾性力は, ばねに 「セリフ」 を言わせよ 伸び縮みしたばねが,もとの長さ(自然長) に戻ろうとしてはたらく 力が弾性力だ。 ばねの弾性力の大きさF〔N〕は, ばねの伸び縮みの大きさ x[m] に比 例する。 これをフックの法則という。 F=kxx このときこの比例定数k [N/m] をばね定数とよぶ。 ばね定数とは, ばねを1m伸ばしたり縮めたりするのに要する力だよ。 よって, kが大 きいばねほど硬いばねとなるね。 ここで,問題だ。 次のすべてのばねとおもりは,それぞれ同一のも のとする。 このとき, ばねの伸びが大きいのは次の(A)と(B) のどっち? 0000000 0000000 そして,次に,おもりに注目して力のつり合いを考えると, (A)のおもり kx=mg (B)のおもり(どちらでもよい) kx=mg よって,XA=XBとなるのだ。 よって, (A)と(B)のばねはどちらも同 じ伸びなのだ。 ちょっと引っかけ問題だったかな。 ウーン, それでもやっぱり (B)のほうが両側から引いてい るから,伸びが大きくなるように思えるなあ。 じゃあ、こう考えたらどうだろう。 つまり 「(A) の壁と (B) の左側 のおもりは同じ役目をしているのだ」 と。 (A) の壁のつけ根の力のつ り合いの式は,F=kx=mgとなって, mgと同じ力をばねに与えて いるだろう。 弾性力で大切なのは, ばねを見たら伸び縮みを未知数として仮 定して,そのばねについている物体に関する式を立てて, 仮定した xの値を求めるというやり方なんだ。 (A) (B) う~ん。 (B)のほうが2つのおもりで引かれているから, 2倍の伸びになっているのかなあ~。 一見そう見えるよね。 でもあくまでも基本に忠実に力を書いてごら ん。 それぞれのばねの伸びを A, B と仮定することが大切だよ。 伸びxと仮定 F kx 0000000 (A) 伸びx と仮定 0000000 kx kx Ekxs img mgmg (B) POINT4弾性力 kx 伸びx kx 0000000000 /kx 縮みx ばねには必ず 伸び縮みの 「セリフ」 を書 き込め! kx