Physics
มัธยมปลาย
เคลียร์แล้ว

画像において、二つ質問があります。

①KX1=3KX2がよく分かりません。PとQの間の接続点にかかる力の向きは、PのバネのもQのバネのも天井方向ではないのでしょうか。

②僕はこの問題を「PはQのバネからは力を受けていない」(P自体はBによって引き伸ばされた分の力しかかかっていない)と思い、KX1=Mg、Qも同様に3KX2=Mgという式で解きました。
これは考え方としては間違っていますか?

ぜひ回答をお願いします。

である。 II. 図2のようにばね定数kのばね P, ばね定数 3k のばねQを 直列につなぎ,Pの一端を天井に取り付け,質量Mの物体Bを Mg k 静かにつるしたとき, P, Qの伸びは合わせて[(4) である。 B (首都大,近畿大) 図2 Doo0000
I.(4)ばねP, Qの伸びをそれぞれ I, Izとすると, P, Qの接続点の力のつりあい と物体Bに働く力のつりあいより, P, Qの接続点:kI=3kz2 B:3kr2=Mg 4Mg 2式より, Mg C1=ー k Mg L2= 3k よって、I+I2= 3k 拘物の物休を1つの物体と考える。この物体(物体系)につい 4

คำตอบ

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①ばねは、自然長に戻ろうとする方向に弾性力がはたらきます。PもQも伸びているので、縮もうとする方向(Pは上、Qは下)に弾性力がはたらきます。

②物体に加わる力というのは、接触せずにはたらく力(重力や静電気力)と接触力があります。物体がなにかに接触しているとき、必ずそこには力がはたらきます。この場合、PとQに互いに力ははたらいています。

kenny

返信遅れてすみません。ありがとうございます。
①Pは上向きで間違いないと思います。
QはBによって下向きに伸ばされているから、PQ共に天井向きに弾性力がかかると思いました。すると、弾性力同士は釣り合いではなく、同じ方向に向かう力の合成になると思いました。これはどう違いますか?

②この場合のPとQの接触力はバネ自身の張力ですか?
これは答えられたらで良いのですが、なぜ接触力を考慮していない僕のやり方で解けたのでしょうか。

質問に質問を重ねてすみません。

まさ

①実際の力を図示すると、①のようになります。赤はPにかかる力、黒はQにかかる力を表します。kennyさんが考えているのは、②ですか?もしそうであれば、Qに着目してみてください。ニュートンの運動方程式は既習ですか?力が加わる物体には加速度が生じるというものです。Qがもし②のようであれば、Qは全体的に上にしか力が加わっておらず、上に運動するはずですので、静止していることに矛盾しています。
あるいは違う見方をすると、ばねの接触点に着目してください。どちらも上向きの力であれば、接触点が移動するはずです。

②お互いの張力が、作用・反作用のはたらきをしていますので、接触力はお互いの張力になります。
接触力を考慮せずに解けたのは、接触点で力がつり合っており、P、Qをひとつのバネとして考えると、kx1とMgがつり合っていると考えられるからです。

kenny

①なるほど、QはBによって下に引っ張られているから、といって、Qのどの位置でも天井方向に力がかかっている訳では無いということですか!納得しました。

②:ということは接触力を考慮する問題が出たとしても、それを含めた釣り合いの式を立てればいいわけですね。

理解出来たと思います!!ありがとうございます!!

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