Physics
高中
已解決
51の2番の問題で加える力0なのにどうして物体は動くのでしょうか
後解説の最後らへんで等加速度の公式を使ってますが初速度は0ではないのでしょうか
3運動の法則
-35
50>加速時の力 質量が440tの車両を10両編成している新幹線が, 0.40 m/s° の加
速度で加速している。この車両全体が受けている合力はいくらか。
51>物体の運動 粗い水平面上に質量 m の物体が静止して
いる。重力加速度の大きさをg,物体と斜面との間の動摩擦
係数をμ'とする。次の問いに答えよ。めよ
(1) 図のように物体に水平から 30°上向きにFの大きさの
力を加えたところ,物体は一定の加速度で水平に運動した。物体に生じる加速度の大
きさと垂直抗力の大きさを求めよ。に網をつよ m8.0 ちら大の場
(2) 物体に加える力を0にしたところ,物体は1の距離を滑って静止した。加える力を
0にしたときの物体の速さを求めよ。合獣 es.0k爆 準のの
30°
の 面 a
To.
nte
の大きさをα
大きさをN
52>自動車のブレーキ時の力 721km/h で走っている自動車が急プレーキをかけ,プ
レーキが効き始めてから止まるまでに, 乾いた舗装道路で 40m進んでしまうことが知
られている。プレーキが効いているときの運動が等加速度運動であるとし,自動車の質
量を1.2×10°kgとして, 次の問いに答えよ。
(1) プレーキが効き始めてから止まるまでにかかる時間はいくらか。こ画 ()
(2) 自動車が路面から受ける摩擦力の大きさはいくらか。
ヒント(1) ひ-tグラフの面積から考えてみる。
と重力だ
山 (9)
飯放高 (8)
ものとする。 重加速度の)
53>質量 無重力の宇宙空間で,質量が1kgの物体Aにある大きさの力を加えたと
ころ4.0m/s°の加速度が生じた。同じ大きさの力を質量が不明な物体Bに加えると
2.0m/s?の加速度が生じた。物体Bの質量はいくらか。
も大さ日のぶちも大さA向武平水却
54>バーベルを持ち上げる 150kgのバーベルを持ち上げる瞬間の加速度の大きさは
2.2m/s°だった。その瞬間に人が加えた力の大きさを求めよ。重力加速度の大きさを
9.8m/s° とする。
Aケ
るJ連
た。AとBが!
BARKA さでれ
3運動の法則
41
(2) 加える力を0にし, 物体が滑っているとき,物体が受ける
力は重力 mg,垂直抗力 N, 動摩擦力f'である。.65
鉛直方向の力のつり合いより
(4N
→進行方向
2μ'g
N-mg=0 6
mg
る
は力は働いていない。
で進も 用 a0 重買
動摩擦力f'は, ⑤を用いて
f=μ'N=μ'mg
物体が滑っているときの加速度をα'とし,右向きを正とし
て,物体についての運動方程式をつくると
ma'=-μ'mg
け
ーD
量は慣性の大小をを
Dt
57
a'=-μ'g に が 式
求める物体の速度をvoとすると, ぴーぷ=2ax より
(9
きちる大oるtさ
0-3=2(-μ'g)1
Bex0a
l2x8-120×S'S
v6=2μ'gl
生じる加進度をaとし、 運動方式をつ (S.S+8.e)x01-
D (1
くると
東の
圏、2u'gl
M'OIX8.1
(M) 01×8.1-S×001
v0=V2μ'gl
エクセル 水平面上の物体の運動:鉛直方向の力のつり合いより垂直抗力が求められる。水平方向
についての運動方程式をつくる。 m/s"
4.9 m/s
1
方向に
52
(1) 72 km/h をm/s に直し, ひーt グラフの面積に着目する。
世す
(2)プレーキ時の加速度を求め,運動方程式を利用する。
合
%=D20m/s をα' とし な 略も大氏重
「a\m 8.0×l 01
72×10° m
60×60s
(1) 72 km/h=
o[m/s)
120
この運動を0-tグラフで表す。
三角形の面積は 40m,求める
時間をtとして
3ぶす ら大o準
40m8.exgl 0.bx8.0-Wー
J S 実 る
『 sin 30°
Xm×9.8
1
-×20×t=40
2
9.8x2.45 [m/s"]
-t[s]
30°
2.50/s
8.0-8.EI=DX×0.ト
20m/s
t=4.0 [s]
省 4.0s
カ なと
(2) プレーキ時の加速度は,進行方向を正として
Cos 30°
Om/s
1
0m/s-20 m/s m0= S)
4.0s
x0.S
今する。 ①と3
a=
求める摩擦力の大きさをf'とすると, 運動方程式は,進行方
向を正として -20r) を用
1.2×10°×(-5.0)=ーf 0合otst受お、合獣の等
大
8.00-0×0.ト
40m
M8.e ■
直抗山の
f'=6.0×10° (N] 6.0×10° N
エクセル 自動車は動摩擦力によって減速する。減速の加速度がわかれば,運動方程式により動摩
擦力を求めることができる。
53 考
=DW=1ちon
重力がなくなる無重力の空間においても, 物体の質量は不変 野式善
方であり、運動方程式は基本法則として成立している。
考え方 解答
解答
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