Physics
มัธยมปลาย
なぜ0のときに動摩擦力がはたらいて、xのときには水平方向の力が働くのかが分かりません。
解説お願いします🌀
リードC
第6早仕事と子
113 仕事 あらい水平面上に質量mの物体を置き,
壁との間をばね定数kのばねでつないだ。 ばねが自然の長
さの状態から,手で水平に物体に力を加え, ばねの伸びが
mi
xになるまでゆっくりと引き伸ばした。手によってなされた仕事Wはいくらか。面と
物体の間の動摩擦係数をμ', 重力加速度の大きさをg とする。
[センター試験 改]
基
解答 ばねの伸びがx' のとき, 手で加えてい
る力の大きさをF, 垂直抗力の大きさ
をNとすると, 物体にはたらく力は図
a のようになる。
鉛直方向の力のつりあいより N=mg
よって物体が受ける動摩擦力の大きさは
μ'N=μ'mg
図
a
FA
となり,水平方向の力のつりあいより
F=kx'+μ'mg
kx+μmg
mg
F
11 [別解 動摩擦力が物体
にした仕事がμ'mgx なの
で, 力学的エネルギーの変化
=保存力以外の力 (この場合
は,手の力と動摩擦力) のし
た仕事より
12/23kx2-0=W+(-μmgx)
ゆえに
10)=1/2kx2+μmgx
((-)-
これより 0<x<xの範囲のF-x' 図
は図 bのようになる。 手によってなさ
れた仕事 Wは図bの面積に等しいので
W
=
2
μmg
W
0
図 b
x{μmg+(kx+μ'mg)}xx=1/2kx+μmgx
คำตอบ
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