Physics
มัธยมปลาย
(１)の問題で、物体に垂直抗力ははたらかないのですか？
リード D
第5章●仕事と力学的エネルギー 55
記106. カ学的エネルギーの保存●
巻きばねの一端を固定し, 他端に質量m [kg]のおもりをつるして,
おもりを下から手で持った台で,ばねが自然の長さになるように支
える。重力加速度の大きさをg[m/s°] とする。 るさ
(1)台をゆっくりおろしていくとき, x [m] だけ下がった位置で台
がおもりを支える力の大きさ F[N] を求めよ。 a
2, おもりが台から離れるときのばねの伸びx.[m] を求めよ。 モつりあい
7はじめの状態で台を急に取り去った場合, 最下点でのばねの伸び x[m] を求めよ。
おもりの最下点について, x」と x2の差が生じた理由を述べよ。
ばね定数k[N/m] の軽いつる
110
0000V000OI
自然の長さ-
00000000000
のここがポイント
軽いつる巻きばねなのでばね自身の重さは無視できる。これはばねを縦につるしても,おもりを取
りつけなければばねは伸びないということである。
(1)おもりを支えながら台をおろしていく場合, おもりは台が上向きに支える力によって仕事をされ
力学的エネルギーは保存されない。
(3) 台を急に取り去った場合, おもりには保存力である重力とばねの弾性力のみがはたらくので、 カ学
的エネルギーは保存される。
106
TOT
(1)台をゆっくりおろしているので,おもりは等速運
動をしている。よって, おもりにはたらく力はつ
りあっている(おもりにはたらく力の合力は0であ
る)”から,上向きを正として,図aより力のつりあ
いの式は kx+F-mg=0
ゆえに F=mg-kx [N]
(2)台がおもりを支える力が0になるとおもりは台か
ら離れる。(1)の結果において, x=xi のとき自半状ヶま
F=0 となるから
自然の
長さ
ばねの
伸びx
1「ゆっくり」とは「力のっ
りあいを保ちながら」という
ことである。
kx
HAL
小 (C)
mg
図a
0=mg-kx.
mg
よって X=
k
000000000
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